新型人工燃料二氧化碳与水即可合成

2019年03月02日 来源:

从左依次为:Mohammad FakrulIslam,Frederick MacDonnell,Wilaiwan Chanmanee 以及 Brian Dennis,均为美国德州大学阿灵顿分校成员

来自美国德州大学阿灵顿分校的化学专家及工程师已经证实,通过集中光束、高压加热可驱使二氧化碳与水直接转化成可利用的液态烃类燃料。

这种便捷、经济、可持续的燃料合成新技术,可将大气中的二氧化碳转化为燃料,这样有助于减缓全球变暖趋势。研究人员表示,该方法合成过程中还能产生氧气,并以副产物的形式进入大气,对环保有积极的推进作用。

“相比较以电池为驱动或气态氢动力技术,我们的方法是有较大优势的,因为我们在反应过程中的碳氢化合物产物恰恰都是可直接用于汽车、卡车与飞机,无需改变当前的能源配送系统。”

近期在《美国国家科学院学报》(the Proceedings of the National Academy of Sciences)上发表的名为《太阳光热化学的烷烃反向燃烧》(Solar photothermochemical alkane reverse combustion)中,研究人员阐明了在6个大气压的条件下将温度升至℃时,即可利用光热化学连续反应器可使二氧化碳与水一步转化成可利用的液态烃类燃料与氧气。

“我们是个将光与热同时施加于单级反应器中,直接将二氧化碳与水合成液态碳氢化合物的,”美国德州大学阿灵顿分校机械与航天航空工程专业教授、研究项目的共同负责人,Brian Dennis介绍到。

“集中光束驱使光化学反应的进行,生成高能媒介物并加热驱使碳链形成的热化学反应,因而完成了碳氢化合物一步转换的过程。”

德州大学阿灵顿分校研究项目副主管,Duane Dimos,对研究人员的这项成就表达了高度赞扬。

“发现利用二氧化碳和水经一步转换法得到可再生的碳氢化合物燃料是一项巨大的成就,” Dimos说“这项工作强化了德州大学阿灵顿分校在全球环境影响领域研究的领导地位与名望,全球环境影响研究已成为我们2020战略规划研究的重要部分。”

实验当中所用到的光化学与热化学混合催化剂采用的是二氧化钛,但该物质粉末无法完全吸收可见光谱范围内所有颜色的光线。

“我们下一步计划是开发出一种更适合太阳光谱的光催化剂,” MacDonnell说。“然后我们可更加高效地利用入射光的整个光谱,去实现可持续太阳能液态燃料的生产目标。

新型人工燃料二氧化碳与水即可合成

作者设想了一种利用抛物面反射镜将日光汇聚到催化剂基座,为反应提供热和强光照环境。过剩的热量亦可驱动太阳能燃料设备的其他相关操作,包括物质分离和水净化等。

本研究经费支持来自美国国家科学基金会(National Science Foundation)、Robert A. Welch 基金会、机械航空航天工程专业Wilaiwan Chanmanee博士后研究助理以及Mohammad Fakrul Islam,毕业的助理研究员及德州大学阿灵顿分校化学与生物化学学院博士候选人,也都参与了该项目的研究中。

在接下来的四年中,在这项可持续能源开发项目中,MacDonnell与Dennis已经收到超过260万美元的政府和企业基金资助。

MacDonnell与Dennis的研究还包括天然气转换优质柴油与航天煤油的相关工作。研究人员与德州大学阿灵顿分校的可再生能源和科学技术中心(UTA s Center for Renewable Energy and ScienceTechnology,CREST lab)的合作伙伴,共同开发了气液转化技术,并打算逐步实现商业化。

MacDonnell同时还致力于新型制氢光催化剂的研发当中,并以实现人造光合作用为目标,利用太阳能分解水分子为氢气与氧气,其中氢气可被用作清洁能源。

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翻译:房体明

审稿:林然

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