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NUS研发出把二氧化碳转化为化学原料新技术

上传时间:2024-05-13 17:18:32浏览量:97

NUS(新加坡国立大学)研发出一项突破性的技术,能高效转化烟道气中的二氧化碳为高价值化学物质,可进一步加工制成塑料和清洁剂等产品。这既能缓解全球暖化问题,也可实现经济效益。下面就随tops留学老师一起走近看看吧!

  一、革命性成果:NUS研发出把二氧化碳转化为化学原料新技术

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  据悉,碳捕获、利用和封存,是缓解全球暖化的方案之一。其中,NUS研发出转化二氧化碳为高价值化学物质采用的这套方案利用的化学反应,包括二氧化碳电化学还原(electrochemical reduction)反应,也就是利用电能,把二氧化碳转化为还原性更强的化学物质。

  烟道气指的是通过烟道排出到大气中的燃烧废气。从烟道气把二氧化碳转化为高价值化学物质的效率,取决于二氧化碳的纯度;二氧化碳越纯,效率越高。

  烟道气的二氧化碳浓度较低,并存在氧等杂质,会引发副化学反应,进一步降低二氧化碳还原效率。

  因此,在转化烟道气的二氧化碳前,往往得先经过高度净化,但所需成本和能源消耗都相当高,每公吨二氧化碳的净化成本,可达70美元至100美元(约94新元至134新元)。

  以生产乙烯(ethylene)为例,净化二氧化碳的成本,约占总生产成本的三成。

  为解决这个问题,国大团队开发新技术,在铜表面附着镍催化剂(nickel catalyst),并结合酸性电解质。这个反应器能显著抑制烟气中氧杂质引起的副反应,使得烟道气中的二氧化碳转化效率,接近于纯二氧化碳的水平。

  这项技术不仅省去了对二氧化碳的净化步骤,还可直接将烟道气中的二氧化碳,转化成乙烯和乙醇(ethanol)等高价值多碳(C2+)化学物。这些化学原料可进一步制成塑料和清洁剂等。

  值得一提的是,这项技术具有灵活性,可根据生产需求调整,把二氧化碳转化成醋酸盐(acetate)和丙醇(propanol)。这些化学物经过加工,可用于生产粘合剂和清洁剂等产品。

  二、实验结果数据:实验室一周转化35克二氧化碳

  国大设计与工程学院化学与生物分子工程系助理教授林彦玮(36岁)是项目首席研究员。他说,实验室规模的反应器面积为五平方厘米,在低运转模式下,每天可转化约五克的二氧化碳,一周可转化35克。

  “如果反应器面积扩大至100平方厘米,在低运作模式下,一周能转化700克二氧化碳。反应器还可堆叠,10个反应器堆叠在一起,每周可转化七公斤的二氧化碳。”

  三、NUS目前困境:延长反应器使用寿命是挑战之一

  研究团队目前要克服的挑战之一,是延长反应器的使用寿命,因为反应器持续运作七天后,一些部件会逐渐分解。

  此外,由于反应器须用到大量电力,也会产生热能,当技术规模扩大并部署在工业环境中,如何排热将是一大问题。

  因此,研究团队希望与业者合作,探讨如何优化技术,并扩大部署规模。目前,有日本和德国企业已表示有兴趣。

  林彦玮指出,这种技术更适用于那些拥有大量可再生能源的地方,因为这项技术需要大量电力供应。如果使用化石燃料供电,就会产生二氧化碳排放,这与技术推动可持续发展的初衷相悖。

  “新加坡缺乏可再生能源,进口的可再生能源,应用于为商场冷气供电等来促进环保,若用于转化二氧化碳则并不理想。”

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