@ 2016.01.09 , 15:00
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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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TOTAL COMMENTS: 72+1

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  1. 3035337

    啊,固碳思路是把这货做成燃料电池吧?充放电,把co2全塞电池里。。。

  2. 啊噜哈
    @2 years ago
    3035097

    论雾霾研究的附带产品

  3. 3033805

    最终能量来源还是2H2+O2=H2O

    完全脱裤子放屁, 多此一举

  4. 雪川
    @2 years ago
    3033488

    该推广总会推广,糊弄人迟早被淘汰

  5. Thewalker
    @2 years ago
    3033132

    二氧化碳,十分稳定的化合物,越稳定意味着从中能利用的能量越低,想要把稳定的二氧化碳变成甲酸盐肯定需要消耗能量。
    能量植物固碳的成本是阳光;
    该文章指出的新材料消耗的是电能。
    电能的来源大头——火电厂事实上能量转化率不过30-40%,燃煤的过程中产生大量的硫化物和二氧化碳。假设这些电厂产生的二氧化碳经由新材料处理,又得耗电(虽然耗电量低,但这里又有个转化率而且转化率小于1),另外还有90% 的甲酸盐选择性。(个人太懒,没有计算)如果消耗电能导致的二氧化碳的数目多余被新材料固定的二氧化碳数目,那么网友们的嘲讽也没错
    不过大家至少还是少考虑到一些东西,社会的固碳成本,如果比较整个社会用于消除相同数量的二氧化碳成本,新材料显得相当便宜。归根结底想要更多地消除二氧化碳只有几个根本的路子:
    避免使用化石能源,发电啊、开车啊之类的,开发新能源来发电;
    科技革命,提高能量转化率,现在普通的车烧个油能量转化率也只有20-30%,简直宁人发指,让外星人不忍直视;
    绿色生活、和谐生活,嗯,中国特色的社会主义和谐社会,一种可持续发展的社会模式,一种很高大上的社会模式

  6. →_→
    @2 years ago
    3033089

    来,我们把中国改成欧美随便哪个国家然后再发一遍,看看评论如何┑( ̄Д  ̄)┍

  7. 地球online指南
    @2 years ago
    3033037

    @韩国货: 主要是电能没有那么便宜,另外这个应该是化学能,也就是转化为燃料,不是电池

  8. 王呱呱
    @2 years ago
    3032992

    @Tedward: 从大气中制备成本太高

  9. 3032960

    呵呵 不就相当于把H2变成了两个H+嘛? CO2抢什么戏啊。。。 楼上你们统统回高中吧

  10. 韩国货
    @2 years ago
    3032956

    @地球online指南: 这东西可以理解为电池,电池本身不发电,难道不重要吗?

  11. 韩国货
    @2 years ago
    3032955

    @madao: 高效储存电能的材料各国都在做,成果也不算少了,这个相对来说是比较容易改进和推广的。

  12. 3032914

    这个显然就是科学记着傻 逼,热一都不懂,胡乱诠释。再者nature本来就很多只有噱头的垃圾文章,回帖都是些没做过科研的在跪舔

  13. aveave
    @2 years ago
    3032907

    一群高学历的认真听认真看,一群初中水准的看不上。智商会让人类两极分化,你的朋友同事什么素质其实你就是什么阶层

  14. 橙灌西
    @2 years ago
    3032900

    甲酸盐是HCOO吧,度娘说的

  15. 3032875

    @Squid: 人家正宗发的nature,哪里来的子刊。

  16. Winterorb
    @2 years ago
    3032863

    能减少碳排放的话 实质上在消耗能量也是有意义的

  17. 地球online指南
    @2 years ago
    3032852

    当然电解水是分解反应,指的就是电能转化成化学能的过程

  18. 地球online指南
    @2 years ago
    3032851

    应该就是提供了一种平台,或者说是催化剂,这边充能,另一边利用二氧化碳 和你氢 生产燃料,本身符合能量守恒,你冲了多少电,就会转化成多少化学能(当然效率什么的不知),本质上和电解水一样,还是要费电的(真的划算吗?)
    这个太low,国内早在80年代就有更nb的版本了了:水变油,具体百度,所谓的“第五大发明“

  19. 海龟说真话
    @2 years ago
    3032846

    @djsj: 真实不得不承认,这可能是真的

  20. 哈佛教授
    @2 years ago
    3032835

    天朝发表的总会让人打心里觉得没谱,目前还是老老实实种树吧

    [2] XX [10] 回复 [0]
  21. Tedward
    @2 years ago
    3032812

    @smj: 使用甲酸盐之后,仍然还是生成二氧化碳啊,这就是实现了对大气中游离碳的循环利用……

  22. 太古记录者
    @2 years ago
    3032757

    @bbc: 仔细看了看,不算违反能量守恒。需要消费额外的氢原子对二氧化碳进行激发。反应仍旧是吸热反应,唯一不一样的地方是那层材料起了个催化剂的作用。使原本需要上千度高温才能进行的反应变成了百多度就能发声的反应。该吸收的热量一点没少……
    至于那些额外的吸收的能量来源,其实也挺简单。燃烧碳肯定有余热,能量来自于预热……其实这个新物质的意义在于更高的热量利用,而非减排……

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