将二氧化碳转化为煤炭的新方法可以“回收排放时钟”

将二氧化碳转化为煤炭的新方法可以“回收排放时钟”

液态金属催化剂将二氧化碳转化为固态碳。

彼得克拉克/ RMIT大学
将二氧化碳转化为煤炭的新方法可以“回收排放时钟”

科学家表示,如果人类希望将气候变化限制在仅仅2°C的温度变化,那么我们还有很多工作要做:使用最新技术减少排放,种植树木和从天空中清除二氧化碳(CO 2 ) 。 现在,一种新工艺可以在室温下将气态二氧化碳(燃烧化石燃料的产物)转化为固体碳,仅使用一滴电。 但要让它在全球范围内开展工作将是一项艰巨的挑战。

近年来,研究人员发现了一些固体金属催化剂 - 加速化学反应的化合物 - 可以将二氧化碳转化为固体碳。 但这些工作仅在600°C以上,并且提供热量需要大量的能源和金钱。 当它们产生的碳积聚时,催化剂也迅速胶结,限制了它们保持反应的能力。

为了解决这个问题,澳大利亚墨尔本皇家理工大学的化学家Dorna Esrafilzadeh和Torben Daeneke转向使用室温下为液体的金属合金制成的新型催化剂。 一种这样的催化剂,首先在2017年的Nature Chemistry中报道,由与液态镓混合催化活性钯组成。 (这种液体可以使钯继续将称为烷烃的低价值碳氢化合物转化为更高价值的碳氢化合物,而不会变质。)Esrafilzadeh,Daneneke和他们的同事希望看到类似的东西是否适用于二氧化碳。

他们首先制造了镓,铟和锡的合金,这种合金在室温下是液体并导电。 他们用一滴催化活性的铈将银色混合物飙升,并将其放入玻璃管中,同时还有一滴水可帮助二氧化碳转化为碳。

当它们将金属丝插入液态金属时,液体表面顶部的一些铈与周围空气中的氧气反应,形成氧化铈的超薄层。 但大部分铈仍然受到液态金属的保护。 接下来,研究人员将纯二氧化碳输送到玻璃管中,并向电线发出一股电流。 Esrafilzadeh及其同事今天在Nature Communications报道,二氧化碳扩散到液态金属中,铈金属和电能 。

研究人员表示,反应的确切机制尚不清楚,但可能涉及五个独立的步骤,因为铈与氧气,二氧化碳和水相互作用,最终释放固体碳和纯氧作为唯一的副产品。 这种新方法的最大好处是铈催化剂不会堵塞。 相反,碳在液态金属表面上形成小的黑色薄片,然后脱落并移动到管的侧面和底部,允许催化反应继续。

荷兰乌特勒支大学的化学家Bert Weckhuysen称这项工作“小说”和“相当不错。”他说,生产的碳可用于电池电极,网球拍,高尔夫等各种材料。俱乐部和飞机机翼。

然而,如果这项技术可以扩大到从空中吸收二氧化碳并将其永久存储在固体中,那么最大的回报就是如此。 “虽然我们不能真正地转回时间,但将二氧化碳转回煤中并将其重新埋在地下有点像重绕排放时钟,”Daeneke说。 但首先,该团队的桌面实验,即Esrafilzadeh称之为“第一步”,必须大规模复制。 据国际能源署(International Energy Agency)称,仅在2017年,人类向空气中释放了超过320亿吨二氧化碳气体。 将这一数量转化为固体碳将基本上重建矿工从地下挖出的大量煤炭。

墨尔本莫纳什大学的另一位研究合着者和化学家道格拉斯麦克法兰在一封电子邮件中写道,“巨大的数量使它看起来令人望而生畏。” “但如果经济学变得令人鼓舞......那么它似乎很有可能。”

*更正,2月26日,下午7:20:这个故事的原始版本使用“cesium”而不是“cerium”。 整个故事都纠正了这一点。