能源新突破!科学家将二氧化碳变成环境友善的可用燃料

科学家发明了一种将二氧化碳转化为液体燃料的新方法,可以有效地将能量储存在燃料电池中。这种燃料有天可能成为绿色交通的未来,能将比氢气更多的能量塞进油箱,同时也可以作为整个化工生产业的基石。



近年来,用甲酸作为下一代燃料电池的新技术受到关注。当我们想到未来的燃料时,通常不会想到甲酸,它是一种天然的强大能量载体,只是它目前需要花费很多精力才能浓缩成有用的形式。美国莱斯大学的工程师们提出了一种巧妙的方法,取消了一些比较复杂的步骤,大幅提高了这过程的效率。

化学家Haotian Wang表示,「通常大家会减少传统液体电解质(如咸水)中的二氧化碳。」

那些溶解的盐有助于将气体转化为储存能量的分子,不过,一旦你得到了燃料,也有一层厚厚的盐水需要处理,要将甲酸分开来是很艰苦的工作。

Wang表示,「所以我们使用固体电解质来传导质子,可以用不可溶性聚合物或无机化合物制成,不需要盐。」

用固体基质代替电解质只是其中一个改进,第二个是找出强大的催化剂来加速转换过程,一个普遍的挑战是将催化剂保持在您想要的地方,而不让它降低而需要随时更换。铋只是最适合的催化剂,它比其他相同任务的金属体积更大,它不会轻易移动,只需要足够的材料就可以将实验室变成一个企业。

研究作者Chuan Xia表示,「目前,大家都是以毫克或克规模生产催化剂。我们开发了一种以公斤规模生产它们的方法。」

新的装置将二氧化碳通过催化剂,把它转化成甲酸盐的带负电荷分子,从那里它会扩散到固体电解质核心中,在那里它会遇到与水的第二催化反应释放出的氢离子,结果是产生高度浓缩的甲酸。

目前,该过程已证明可从一个电源将约42%的电力转换为可用于燃料电池的化学形式。这种电力可以来自再生能源,例如光伏电池或风力发电机,它提供了一种从不同电源储存能量的新方法。

Wang表示,「要成为化学工程界中作为其他化学品的原料,与氢气的储存材料,能够容纳比相同氢气量多1000倍的能量,这是难以被压缩,这对氢燃料电池汽车来说是一个巨大的挑战。」

为了满足我们在气候变迁中不断增长的能源需求,开采大气中的二氧化碳听起来像是一个成功的解决方案。

该研究发表在Nature Energy上。

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