新技術(shù)可將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料

　　據(jù)西班牙《先鋒報(bào)》網(wǎng)站11月1日報(bào)道，二氧化碳是人類活動(使用化石燃料和其他燃料)排放的主要溫室氣體，而溫室氣體是導(dǎo)致氣候變化的一大因素。從這個意義上說，應(yīng)對氣候變化的方法包括減少向大氣層排放二氧化碳和其他溫室氣體。捕集、封存二氧化碳等溫室氣體是減緩氣溫上升的另一種可行方法。從大氣或工業(yè)廢氣中捕獲二氧化碳，并將其轉(zhuǎn)化為可重復(fù)使用的化合物的可能性也被研究過，但迄今為止還沒有找到高效、安全和經(jīng)濟(jì)的方法來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

　　來自麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的一組研究人員開發(fā)了一種有效方法，可以將二氧化碳轉(zhuǎn)化為液相或固相的甲酸鹽，再經(jīng)過相對簡單的轉(zhuǎn)化過程后，就可以像目前使用氫或甲醇一樣用于燃料電池和發(fā)電。

　　這并不是第一次有人提出通過轉(zhuǎn)化為甲酸鹽來減少二氧化碳的方法(多年來，包括西班牙研究機(jī)構(gòu)在內(nèi)的多個國際團(tuán)隊(duì)一直在研究這一課題)，但據(jù)麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的研究人員稱，他們現(xiàn)在提出的這一方案在生產(chǎn)的簡易性、工藝的經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品的安全性等重要方面都是最先進(jìn)的。這項(xiàng)研究的結(jié)果已于10月30日發(fā)表在美國《細(xì)胞報(bào)告·物理科學(xué)》雜志上。

　　這種將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲酸鈉或甲酸鉀的新工藝由麻省理工學(xué)院教授李巨(音)，麻省理工學(xué)院博士生張震(音)、任志初(音)和亞歷山大·H·奎因，以及哈佛大學(xué)博士生奚大偉(音)共同開發(fā)。

　　該過程涉及捕獲二氧化碳?xì)怏w并通過電化學(xué)方法將其轉(zhuǎn)化為固體甲酸鹽粉末，然后將其用于燃料電池發(fā)電。據(jù)麻省理工學(xué)院發(fā)布的一份新聞稿，目前，這一新系統(tǒng)已在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上成功進(jìn)行了測試，但研究人員希望它可以擴(kuò)展到為居民家庭提供無排放的熱能和電力，甚至用于工業(yè)或電網(wǎng)規(guī)模的應(yīng)用。

　　李巨教授介紹說，迄今為止開發(fā)的一些將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料的方法通常涉及兩個階段的過程：首先，通過化學(xué)方法捕獲二氧化碳?xì)怏w并將其轉(zhuǎn)化為固體形式，例如碳酸鈣；然后加熱該材料以排出二氧化碳并將其轉(zhuǎn)化為可燃原料。

　　作為新方法的主要研究人員之一，李巨表示，第二步的效率非常低，通常只能將不到20%的二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)化為所需產(chǎn)品。相比之下，新方法可實(shí)現(xiàn)90%以上的二氧化碳轉(zhuǎn)化率，并且無需低效的加熱步驟。首先將二氧化碳轉(zhuǎn)化為一種中間形式——液態(tài)金屬碳酸氫鹽，然后再將其轉(zhuǎn)化為可用于發(fā)電的甲酸鹽。

　　李巨教授說，這樣生產(chǎn)出的高濃度甲酸鈉或甲酸鉀液態(tài)溶液可以通過太陽光照蒸發(fā)等方法干燥，生成高度穩(wěn)定的固體粉末，從而可以在普通鋼罐中儲存數(shù)年甚至數(shù)十年。

　　身為麻省理工學(xué)院核科學(xué)與工程系以及材料科學(xué)與工程系研究員的李巨強(qiáng)調(diào)，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的幾個優(yōu)化步驟，在將低效的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)用的解決方案方面，發(fā)揮了重要作用。

　　麻省理工學(xué)院公布了這一新方法的一些細(xì)節(jié)，指出“碳捕集與轉(zhuǎn)化過程首先涉及一種基于堿性溶液的捕集方法，這種方法可以從發(fā)電廠廢氣等高濃度排放或者濃度很低的來源(甚至是室外)以液態(tài)金屬碳酸氫鹽的形式捕集二氧化碳”。麻省理工學(xué)院表示：“然后，通過使用陽離子交換膜電解槽，這種碳酸氫鹽通過電化學(xué)方式被轉(zhuǎn)化為固態(tài)晶體，二氧化碳轉(zhuǎn)化率高于96%。這一點(diǎn)在該團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)。”

　　通過二氧化碳轉(zhuǎn)化新方法生成的晶體具有很長的保質(zhì)期且非常穩(wěn)定，可以儲存數(shù)年甚至數(shù)十年，幾乎沒有任何損耗。