@ 2016.01.09 , 15:00

逆天新材料可把CO2变成燃料

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一种通过微层钴制成的新材料可以将二氧化碳气体转化成甲酸盐,后者是一种不会产生任何毒副产品的清洁燃料。

这种材料由中国的研究者团队研发,可以用来应对人类每年由于燃烧化石燃料向大气排出的360亿吨CO2气体。科学家们已经研究了数十年想要找到一种高效方式将CO2转化为有用的能源。初步测试显示这种新材料是人类迄今见过的最有可能实现这一目标的途径。

未能参与研发的加州理工学院的化学工程师Karthish Manthiram告诉《大众机械》杂志:“这代表了一次彻底的科学突破。无疑它还需要数年时间才能成为成功得投入商业运作。但是在目前这个阶段,从各个角度看,这都是一个积极的成果。”

这种材料只有个4个原子那么厚,是由超薄层的纯钴和氧化钴-金属钴混合构成。在经过电解还原时,也就是让小电流穿过该材料以改变CO2内部的分子结构,它就能产生燃料。这些燃料所能提供的能量比该过程所消耗的能量还要多。

当电流穿过这种钴纳米材料时,它会让材料中的分子跟自由穿梭的CO2分子产生互动。这会让氢原子跟CO2里的碳原子结合,激发额外一个电子进入其中一个氧原子。“于是,CO2就变成了CHOO-,也就是甲酸盐。”

实验室测试的结果已经确认它可以保持“每平方厘米10毫安(甲酸盐)的稳定电流密度达40个小时,能有大约90%的甲酸盐选择性,并且过电压仅为0.24伏”(不明觉厉,小编已经完全lost...)

我知道你想说雾草,但是先冷静一下了解这背后的意味。

这个“过电压”是电极所维持的缓慢电化学反应导致损失的能量。过电压越小越好,但是为了保证效率,它必须保持在很小的量,同时还要保证足够高的燃料产生率。这就是之前很多尝试电解还原CO2功亏一篑的地方。

Manthiram自己也在研发他的电解还原CO2方法,他告诉《大众机械》这种新材料不仅能维持低过电压,达到甲酸盐高产出率,而且还能保证稳定。“这种能同时满足所有三个条件的材料极为罕见,极难发现。”他还补充道这种材料是“目前我们所见过最好的。”

来自中国合肥国家物理科学实验室的团队在《自然》杂志上描述了这种材料。下一步他们将演示如何将这种材料跟商业技术相结合,从而人类可以利用大气中这些令人头疼的CO2。

本文译自 sciencealert,由译者 许叔 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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