新技術(shù)將二氧化碳轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為碳氫燃料和可用材料的技術(shù)。
研究小組發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)化為燃料。首次可以在低溫下持續(xù)生產(chǎn)顆粒。
這意味著這些顆粒可以以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，成本低廉，對環(huán)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(xué)Viterbi分校莫克家族化學(xué)工程與材料科學(xué)系教授Noah Malmstadt與NREL的Frederick G. Baddour和南加州大學(xué)化學(xué)教授Richard Brutchey合作。他們的工作發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)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(zhuǎn)化為可用的燃料，而納米顆粒則充當(dāng)催化劑來促進反應(yīng)。
“簡單來說，我們正在將二氧化碳從碳氧鍵轉(zhuǎn)變?yōu)樘細滏I。也就是說，我們正在將二氧化碳重新轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)槿剂匣瘜W(xué)品，例如甲烷或丙烷。或者也可以將它們用作化學(xué)合成的基礎(chǔ)，制造更復(fù)雜化學(xué)物質(zhì)?！?/p>
他說，碳氫化合物也是“原料”化學(xué)物質(zhì)，有可能被用于制造其他碳基材料，因此碳排放可以轉(zhuǎn)化為制造消費品以及碳氫燃料的材料。
Malmstadt說，到現(xiàn)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(zhuǎn)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(yīng)器工藝。這是一種非常小的化學(xué)反應(yīng)器，具有最小的環(huán)境足跡。這意味著可以在低至300攝氏度的溫度下進行反應(yīng)，從而產(chǎn)生更小，更均勻的顆粒，這使其成為將CO2轉(zhuǎn)化為碳氫化合物的理想選擇。
“我們正在使用綠色化學(xué)方法可持續(xù)地生產(chǎn)這些顆粒，” Malmstadt說。
他說：“化學(xué)反應(yīng)器系統(tǒng)在小于一毫米的通道中運行，與傳統(tǒng)的反應(yīng)器相比，具有許多優(yōu)勢，特別是在制造非常均勻且質(zhì)量很高的材料方面?！?/p>
Malmstadt說，所得的納米粒子具有非常高的表面積/質(zhì)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(xué)反應(yīng)的活性表面積?！?/p>
他還說，可以將反應(yīng)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(tǒng)。相比之下，當(dāng)今的分布式或基于云的超級計算機系統(tǒng)僅僅是并行運行并共享資源的標(biāo)準(zhǔn)計算機的網(wǎng)格。
Malmstadt說：“因此，采用這種方法來擴大化學(xué)生產(chǎn)規(guī)模將是相同的思路。與其使用大型化學(xué)反應(yīng)器，不如使用很多這樣的毫流體反應(yīng)器，將它們并行運行即可。與碳化物納米顆粒的大規(guī)模化學(xué)反應(yīng)器生產(chǎn)相比，該工藝還可以節(jié)省大量成本?！?/p>
“這為擴大化學(xué)反應(yīng)的規(guī)模提供了一種簡便的方法，并且從能源使用的可持續(xù)性，以及生產(chǎn)這種材料的工時的角度來看，這些毫流體方法比傳統(tǒng)途徑制造化學(xué)藥品更加省錢。”Malmstadt說。
