新技術將二氧化碳轉化為碳氫燃料
來源：PUWORLD
USC Viterbi研究人員與國家可再生能源實驗室（NREL）的合作伙伴，致力于將二氧化碳（CO2）轉換為碳氫燃料和可用材料的技術。
研究小組發現了一種金屬碳化物納米粒子（碳和金屬的化合物），可以將二氧化碳轉化為燃料。首次可以在低溫下持續生產顆粒。
這意味著這些顆粒可以以工業規模生產，成本低廉，對環境的影響最小，為減少世界溫室氣體的排放提供了重要的方法。
南加州大學Viterbi分校莫克家族化學工程與材料科學系教授Noah Malmstadt與NREL的Frederick G. Baddour和南加州大學化學教授Richard Brutchey合作。他們的工作發表在《美國化學學會雜志》上。
Malmstadt說，該項目的目的是捕獲來自煙道等排放源的碳排放，然后將其轉化為可用的燃料，而納米顆粒則充當催化劑來促進反應。
“簡單來說，我們正在將二氧化碳從碳氧鍵轉變為碳氫鍵。也就是說，我們正在將二氧化碳重新轉化為碳氫化合物。”
碳氫化合物是基本燃料。人們可以將它們轉變為燃料化學品，例如甲烷或丙烷。或者也可以將它們用作化學合成的基礎，制造更復雜化學物質。”
他說，碳氫化合物也是“原料”化學物質，有可能被用于制造其他碳基材料，因此碳排放可以轉化為制造消費品以及碳氫燃料的材料。
Malmstadt說，到現在為止，制造催化劑顆粒的過程都是非常耗能的，這使其成為轉換碳排放量的不切實際的解決方案。碳化物是通過將材料加熱到高于600攝氏度的溫度的過程生成的，該過程使控制顆粒的尺寸變得困難，這影響了它們作為催化劑的有效性。
他還說，相比之下，研究小組使用的是微流體反應器工藝。這是一種非常小的化學反應器，具有最小的環境足跡。這意味著可以在低至300攝氏度的溫度下進行反應，從而產生更小，更均勻的顆粒，這使其成為將CO2轉化為碳氫化合物的理想選擇。
“我們正在使用綠色化學方法可持續地生產這些顆粒，” Malmstadt說。
他說：“化學反應器系統在小于一毫米的通道中運行，與傳統的反應器相比，具有許多優勢，特別是在制造非常均勻且質量很高的材料方面。”
Malmstadt說，所得的納米粒子具有非常高的表面積/質量比。因此，對于催化劑中的每種金屬，人們將獲得更多可以進行化學反應的活性表面積。”
他還說，可以將反應過程與超級計算機隨時間演變的方式進行比較。如何將它們安置在大型實驗室中，并需要巨大的存儲庫和高能耗的冷卻系統。相比之下，當今的分布式或基于云的超級計算機系統僅僅是并行運行并共享資源的標準計算機的網格。
Malmstadt說：“因此，采用這種方法來擴大化學生產規模將是相同的思路。與其使用大型化學反應器，不如使用很多這樣的毫流體反應器，將它們并行運行即可。與碳化物納米顆粒的大規模化學反應器生產相比，該工藝還可以節省大量成本。”
“這為擴大化學反應的規模提供了一種簡便的方法，并且從能源使用的可持續性，以及生產這種材料的工時的角度來看，這些毫流體方法比傳統途徑制造化學藥品更加省錢。”Malmstadt說。
