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新电化学工艺缩短二氧化碳捕集与回收利用路径
  加拿大

 201963

多伦多工程大学的一个研究小组开发了一种新的电化学方法,可以将二氧化碳转化为有价值的产品,如航空燃料或塑料。

“今天,从技术上来说,从空气中捕集二氧化碳是可能的,并且通过一系列的步骤,将其转化为商业产品,”领导该研究小组的Ted SargentECE)教授说,“挑战在于,这么做需要耗费大量精力,这会增加成本,降低激励。我们的战略通过避免一些能源密集型的损失来提高整体能源效率。”

直接空气碳捕集是一项新兴技术,公司的目标是利用大气中的碳而不是化石燃料生产燃料或塑料。加拿大碳工程公司(Carbon Engineering)在不列颠哥伦比亚省斯夸米什(Squamish)建立了一座试点工厂,通过迫使空气通过碱性液体溶液来捕集二氧化碳。二氧化碳在液体中溶解,形成一种叫做碳酸盐的物质。

为了充分回收利用,溶解的碳酸盐通常会转化为二氧化碳气体,然后转化为构成燃料和塑料基础的化学成分。一种方法是加入化学物质将碳酸盐转化为固体盐。这种盐粉在900摄氏度以上的温度下加热,产生,可以进行进一步转化的二氧化碳气体。这种加热所需的能量提高了产品的成本。

多伦多工程大学的团队的替代方法是使用电解槽,这是一种用电来驱动化学反应的装置。电解槽曾用来从水中生产氢,现在他们意识到电解槽也可以直接将溶解的碳酸盐转化为二氧化碳,完全跳过中间的加热步骤。

Geonhui Lee说:“我们使用了双极膜,这是一种新的电解质设计,在产生质子方面做得很好,这些质子正是我们将碳酸盐转化为二氧化碳所需要的。” Geonhui Lee与博士后研究员Y. Chris LiACS能源能源快报上一篇新论文的主要作者,该论文描述了这项技术。

他们的电解槽还含有一种银基催化剂,可以立即将产生的二氧化碳转化为合成气。合成气是一种常用的化学原料,用于完善的费托合成过程,并可以很容易地转化为各种各样的产品,包括喷气燃料和塑料前体。

Sargent说:“这是已知的第一个可以一步完成从碳酸盐岩到合成气的过程。”

虽然许多类型的电解槽被用来将二氧化碳转化为化学物质,但它们都不能有效地处理碳酸盐岩。此外,二氧化碳溶解在液体中很容易变成碳酸盐,这是现有技术的一个主要问题。

“一旦二氧化碳变成碳酸盐,传统的电解槽就无法获得它,”Li说,“这是它们产量低、效率低的部分原因。我们的系统是独一无二的,因为它实现了100%的碳利用:没有碳的浪费。它还可以作为单一产品在出口生成合成气,从而将产品净化成本降至最低。”

在实验室中,研究小组展示了将碳酸盐岩转化为合成气的能力,总能源效率为35%,电解槽在运行的六天多时间里保持稳定。

萨金特说,将这一工艺扩大到工业应用所需的水平还需要做更多的工作,但概念验证研究表明,直接空气碳捕获和利用是一条可行的替代途径。

他说:“这将大大有助于回答一个问题,即是否有可能以商业上引人注目的方式使用空气捕集的二氧化碳。这是关闭碳循环的关键一步。”(领先财纳编译)

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