几年来,研究人员一直在探索将二氧化碳转化为乙烯的可能性,但UIC团队的方法据说是第一个实现几乎100%利用二氧化碳生产碳氢化合物的方法。他们的系统使用电解将捕获的二氧化碳气体转化为高纯的乙烯,其他碳基燃料和氧气作为副产品。他们的研究结果发表在细胞报告物理科学.
根据UIC在美国,这个过程可以将多达6吨的二氧化碳转化为1吨的乙烯,回收几乎所有捕获的二氧化碳。此外,该系统运行的电力和可再生能源的使用可以使过程碳负。
据研究负责人Meenesh Singh说,该团队的方法通过减少工业二氧化碳总排放量,超过了其他碳捕获和转换技术的净零碳目标。
“这完全是负面的,”他说。“每生产一吨乙烯,就会从点源中吸收六吨二氧化碳,否则这些二氧化碳就会被释放到大气中。”
以前将二氧化碳转化为乙烯的尝试依赖于在源二氧化碳排放流中产生乙烯的反应堆。在这些情况下,只有10%的二氧化碳排放通常会转化为乙烯。乙烯随后必须从二氧化碳中分离出来,这是一个能源密集型的过程,通常需要使用化石燃料。
在UIC的方法中,电流通过一个电池,其中一半充满捕获的二氧化碳,另一半充满水基溶液。通电的催化剂将水分子中的带电氢原子吸引到被膜隔开的装置的另一半,在那里它们与二氧化碳分子中的带电碳原子结合形成乙烯。
乙烯是一种用于制造塑料产品和化学品的有机化合物,它的碳排放在全球排名第三,仅次于氨和水泥。
乙烯通常是通过蒸汽裂解生产的,这一过程需要大量的热量。每制造一吨乙烯,裂解产生约1.5吨碳排放。平均而言,制造商每年生产约1.6亿吨乙烯,这导致全球二氧化碳排放量超过2.6亿吨。
除了乙烯,UIC的科学家们还能够用他们的电解方法生产出其他对工业有用的富碳产品。据说,他们还实现了非常高的太阳能转换效率,将太阳能电池板的10%的能量直接转化为碳产品输出,这高于2%的最先进标准。对于他们生产的所有乙烯,太阳能转换效率约为4%,几乎与光合作用的速率相同。
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