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最新二氧化碳气体转化技术

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-08-29 08:36:00【

  二氧化碳是最常见的温室气体之一,随着人类日益使用煤炭石油资源,二氧化碳排放量逐年增加。为了保护环境,世界各国都制定了CO2气体减排计划,并且积极开发二氧化碳转化技术。接下来小编为大家介绍一下目前最新的二氧化碳气体转化技术。

 

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  将二氧化碳以氢气还原得到甲醇还有另一重要意义,实际上氢气也是一种燃料,但是问题在于输送,它算是危险的物质,加上是气体,输送还需压缩,这都增加成本。转换成甲醇这种液态的燃料,既安全又方便输送,因此这种技术也可以看成将气体燃料液化的方法。使用Cu/ZnO/Al2O3为催化剂的方法,需要用高温高压,若希望未来一些较小型的工厂也能使用,在地产生氢气同时转换成为甲醇,就有需求寻找新的催化剂,希望能在室温以及室压即可进行。另一个需要考虑的就是逆向的水煤气转化反应(式1)的发生,那将会产生一氧化碳,若是产生的甲醇内有一氧化碳,则当使用甲醇做为燃料电池的燃料时会出现问题,因为燃料电池使用的铂(Pt)催化剂会被一氧化碳毒 化而丧失活性,是而新的催化剂还必须要有很高的选择性,不可产生一氧化碳。


  最近在Nature Chemistry这份期刊上发表了一篇文章(参考资料5),史丹福大学Norskov所领导的研究小组,先透过电脑的计算发现镍(Ni)-镓(Ga)的组合是很有潜力的催化剂,接著透过实验,以不同的Ni-Ga比例放在SiO2担体上来测试,找到Ni5Ga3真的具有很好的活性,与Cu/ZnO/Al2O3相比,此一新的系统之活性更好,而且不会产生很多的一氧化碳。这种催化剂相当稳定,其催化可以在室压进行。


  这组研究人员认为Cu-Zn的系统中,Cu的活性需要Zn的促进,但这种活性位置不多,Ni5Ga3则无此问题,因此活性较高。他们发现新催化剂中Ga的位置是产生甲醇的所在,而Ni则是产生一氧化碳和甲烷的位置,但是当反应进行一阵之后,产生的一氧化碳会与Ni强烈结合产生毒化效应,这是造成此系统具有良好选择性的原因。此催化剂经使用而活性降低之后,还可回收,透过氢气在350oC处理两小时可恢复原来活性。


  虽然此一催化剂尚非完美,但不可否认的,这份工作找到了一个全新的系统,开创了很好的机会。透过计算的方式而能成功的找寻到有用的催化剂,是另一个让人印象深刻的例子,但若非许多其他研究者在反应机制方面所得之研究成果,做为计算的依据,理论计算也不会如此的有用。另外要注意,这两种金属均非贵重金属,这也是非常重要的。

 

  如何将二氧化碳以不耗费碳资源的方式转换成为有用的有机物质,绝对是化学家需要努力追求的。要达成此一目标有赖催化剂的发展,那是另一个需要关注的领域。这些方面的科技发展,将影响地球生态的存续,绝不能忽视。

 

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此文关键字:二氧化碳