二氧化碳转化能源技术突破
发布时间：2023-11-02 浏览次数：1067次
全球科学家正在不断探索从空气或发电厂废气中提取二氧化碳的新途径，希望将其转化为有用的物质。近日，麻省理工学院（MIT）和哈佛大学的科研团队开创了一种创新方法，将二氧化碳转化为甲酸盐，这是一种可以替代化石燃料的稳定燃料。
在过去，许多转化过程都存在碳效率低的问题，或者产生的燃料难以处理、有毒或易燃。然而，此次的新方法突破了这些限制，实现了超过90%的转化率，并且能通过电化学方式将液态钾或甲酸钠直接转化为燃料。
该团队在新工艺中采用了一种巧妙的两步法。首先，他们使用碱性溶液捕获二氧化碳，并将其浓缩为液态金属碳酸氢盐溶液。接着，利用阳离子交换膜电解槽，这种碳酸氢盐被成功转化为固体甲酸盐晶体。实验证明，这种新方法的碳效率超过96%。
重要的是，这种新工艺具有很高的实用性和扩展性。生产的甲酸盐粉末可以在普通钢罐中稳定储存数年甚至数十年。相比之下，即使是最实用的储氢罐也只能维持每天约1%的气体不泄漏。甲醇虽然也被探索作为二氧化碳的转化燃料，但它是有毒物质，不易于储存和使用。而甲酸盐则被广泛认为是一种安全的物质。
此外，整个过程可以在环境温度和相对较低的压力（大约五倍大气压）下完成，而且研究人员通过精心设计膜材料及其配置，实现了化学平衡和稳态转换的pH平衡。因此，该系统可以在很长一段时间内持续高效运行。在测试中，该系统运行了200多个小时，输出没有显著下降。
研究人员表示，甲酸盐燃料有可能适用于各种规模的应用，从家庭到大规模工业用途或电网规模的存储系统。对于家庭应用，一个大约冰箱大小的电解槽装置可以捕获二氧化碳并转化为甲酸盐，然后储存在地下或屋顶的储罐中。当需要电力和热量时，可将粉末状固体与水混合送入燃料电池进行发电。
这项工作为全球科学家提供了一个全新的视角，将二氧化碳转化为有价值的燃料并非难事。随着科研的深入，相信在不久的将来，这种新型燃料能为我们的生活和环境带来更多的便利和安全。
参考资料：
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Zhen Zhang, Dawei Xi, Zhichu Ren, Ju Li. A carbon-efficient bicarbonate electrolyzer. Cell Reports Physical Science, 2023; 101662 DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101662
