@ 2017.06.22 , 12:30
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分解二氧化碳的低成本系统

利用地球上的富集材料,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的科学家建造了首个将二氧化碳分解为一氧化碳的低成本系统,该反应是将可再生能源转换为燃料的必要一环。

清洁能源的未来依赖于我们从可再生源有效存储能源并在后期使用的能力。一个流行的方式是将二氧化碳电解为一氧化碳,然后与氢气混合产生诸如汽油或煤油等可用作燃料的液烃。然而,针对最初一步将二氧化碳分解为一氧化碳和氧气,我们缺乏有效并且地球上富集的催化剂,使得可再生能源的制造代价昂贵。EPFL的科学家提出了一种基于氧化锡改性氧化铜纳米线的地球富集催化剂。该系统分解二氧化碳的效率为13.4%,已发表在自然能源上,有助于全球从二氧化碳和水合成碳基燃料的研究工作。

分解二氧化碳的低成本系统
credit: 煎蛋画师Dealter

该研究是由EPFL的Michael Grätzel的实验室进行的。Grätzel由于发明了首个染料敏化太阳能电池而闻名于世(或者叫“Grätzel电池”)。这种由博士研究生Marcel Schreier和博士后Jingshan Luo研发的催化剂是通过将一层氧化锡原子镀在氧化铜纳米线上制造的。通过使用这种地球富集的材料,这种设计的成本很低,并同时相比其他从二氧化碳电催化作用的产品显著增加了一氧化碳产出。

这种催化剂被集成到二氧化碳电解系统中,与三联结太阳能电池(GaInP/GaInAs/Ge)相连接,形成二氧化碳电解器。该系统将这种催化剂用作双功能电极,通过所谓的“析氧”反应将二氧化碳变为一氧化碳并同时产生氧气。两种产物被双极性膜所分离。

该系统使用太阳能,能以13.4%的效率选择性将二氧化碳转换为一氧化碳,法拉第电流效率为90%。法拉第电流效率描述了电催化系统中电荷的传递效率。Luo说道:“本工作为太阳能驱动二氧化碳还原建立了一个新的基准。”

Schreier补充道:“这是首次提出的双功能低成本催化剂。除了类似金和银等昂贵的催化剂,很少有催化剂能够能在水中选择性转换二氧化碳为一氧化碳,这对于工业应用至为关键。”

论文原文: doi:10.1038/nenergy.2017.87

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


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TOTAL COMMENTS: 11+1

  1. tiandiz
    @7 months ago
    3486342

    少生孩子多种树

  2. 3486346

    二氧化碳被利用后,很快就会导致大气层内平均水平下降,几十万年进化习惯而来的植物有部分就会饿死。因为二氧化碳下降,大气散逸速度加快,地球温度下降,间冰期提前结束,冰河期再度来临稳固大气层。因为大气温度下降,密度上升,地表水体结冰,地壳压力上升,板块运动将加剧。那么下一个冰河期,将会是冰与火之歌。

  3. chenmao009
    @7 months ago
    3486357

    @神响: 这个技术本来就是为了缓解温室效应,而且从能量角度来看,是花100的能量,只能产生20不到的能量。
    那就是说,从能源角度来说,这是一个吃亏的事情。人们最多就是有意愿在目前碳排放的框架下,解决二氧化碳增量。不可能(也应该没能力,经济上也不可行)试图大幅度降低二氧化碳的浓度的,不用担心。

  4. 3486396

    @神响: 你以为这个实验室造出来的是个不停吸入二氧化碳的黑洞吗?

  5. 3486417

    2CO + O2 =点燃=>2CO2是放热反应,
    那反过来2CO2->2CO+O2就是吸热反应,需要额外提供能量给化学键形成。
    就像把氢气点燃生成水,很方便。但要把水分解成氢气和氧气却非常费劲。
    说不定还是一种吃力不讨好的事情。

  6. 3486506

    @chenmao009: 像大刘说的一样,完成可控核聚变,再完成电能的便捷传输呢

  7. 3486833

    @神响: 异形一,飞船拉了2000万顿外星矿石。你算算一天一船多久地球会脱离现在的轨道?

  8. Thewalker
    @7 months ago
    3486873

    @chenmao009: 对的,不过关键在于利用的是太阳能,这个星球上浪费最多,最易得的能量

  9. CarShock
    @7 months ago
    3487037

    说白了,你把这类技术看成是配合太阳能采集的一种储能技术就好了~~~~那么这种技术呢,能量流失率是80%……有点高哈?但是人家还有个好处就是还减了碳。所以不失为一种有前途的技术呐~~~

  10. corvusy
    @7 months ago
    3487195

    @gg80: 能量来源说了是太阳能,所以说白了是个人工模拟的光合作用……

  11. 3487347

    @xxt: 但凡涉及能源生产就会产生国家级别的囤积和垄断行为,按人类科技发展固碳科技的尿性,二十年就可以囤积到大气层平均二氧化碳浓度下降。你们只考虑了科技,却没有考虑人心。中国囤积了足够现在生产力水平使用100年的燃料,但是我们还是在不断买国外能源产品来使用

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