MIT研究团队开发的膜系统,可以从源头将“温室气体”转化为化学燃料 | 黑科技

浓度越高,这一过滤过程的效率就越高。

随着全球气候变暖,世界各地的国家都开始意识到温室气体的危害。此处,温室气体指的就是由于人们焚烧化石燃料(如石油、煤炭等),或砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳。

虽然各国都在呼吁减少碳排放量,但是事实上,碳排放量并没有明显的减少,全球气候变暖的问题依然存在。针对这一问题,麻省理工学院(MIT)的研究团队给出了一个解决方案,他们研发了一种全新的系统,该系统可以将发电厂的二氧化碳排放转化为汽车、卡车和飞机所需要的燃料,或者转化为各种产品的化学原料。

据悉,这是一款由镧、钙和氧化铁化合物制成的膜基系统,二氧化碳经过该膜,氧原子形成的氧气会迁移到另一侧,留下一氧化碳。此处,一氧化碳可以单独用作燃料,也可以与氢气或水结合使用,制造许多其他液体碳氢化合物燃料以及化学品,包括甲醇(用作汽车燃料)、合成天然气等。值得指出的是,在过滤过程中产生的电离气体也可用于生产氧气和氢气。

对于这一过程,MIT博士后吴晓宇(音译)解释道:“这种具有钙钛矿结构的膜可以百分之百地把氧气过滤出,分离过程需要在990摄氏度的温度下进行,而这一分离过程的关键就在于分离的氧气恰好要穿过膜到膜的另一侧。”

针对这一问题,研究人员想到在膜的另一侧建立真空层来解决,但是这样的真空状态需要耗费大量的能量来维持。

于是研究人员想到另一种方式,他们使用氢气或甲烷等燃料流代替真空。值得指出的是,这些材料很容易被氧化,所以这一特性导致氧原子通过膜都不需要压力差。此外,该膜还可以防止氧气折回与一氧化碳重新结合,再次形成二氧化碳。

但是,根据实验分析和应用需求,研究人员表示:“还是要取决于实际应用,可以将真空和燃料组合在一起,以直接产出需要的化学产品。”

对此,吴晓宇表示:“如果这一过程需要能量,可以利用太阳能或废热提供的热量。理论上,我们是可以将化学形式的热量存储起来,在需要的时候使用。且与其他存储热量的形式相比,化学能量存储形式具有非常高的能量密度。”

目前,研究团队正在尝试将膜整合到工作反应堆中,随后他们会将反应堆和燃料生产系统连接起来。

事实上,该方法不仅可以减少温室气体排放量,还可以减少成本。对此,吴指出:“这个过程可以在任何二氧化碳浓度水平下工作,浓度越高,过程效率越高。因此这非常适用于传统化石燃料发电厂的集中输出流或燃烧设备的碳捕集设计。”

原文发布于微信公众号 - 镁客网(im2maker)

原文发表时间:2017-11-29

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