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传导实验室-Wang说::“在盐水等传统液体电解质中-实时新闻网

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Wang表示:「總的來說,對於改善全球變暖以及綠色化學合成,減少二氧化碳排放都是非常重要的。如果利用太陽或風能等可再生資源產生的電力,我們就可以創造一個循環過程,在不增加二氧化碳排放的情況下,將二氧化碳轉化為某種重要的東西。」

「然而,用這種方法產生的甲酸,會和鹽混合。」他說,「在大多數應用中,你必須從最終產品中除去鹽,這樣做會提高能耗和成本。因此,我們使用固體電解質來傳導質子,這種電解質可以用不溶性聚合物或無機化合物製造,不需要鹽。」

Wang的團隊致力於研發新技術,將溫室氣體轉化為有用產品。在實驗過程中,新型電催化劑的能量轉換率達到42%左右,這意味着近一半的電能以液態燃料的形式儲存在甲酸中。

這種納米材料可以通過新方法批量生產。Xia說:「目前,人們生產的催化劑是按毫克或克計的。採用我們開發的方法,可以使產量增加至千克以上,更容易應用至工業領域。」

萊斯實驗室與布魯克海文國家實驗室合作觀察這一過程。「X射線吸收光譜是一種強大的技術,可在布魯克海文實驗室國家同步加速器光源II的內殼光譜(ISS)波束線上獲取。我們可以在操作過程中(即實際的化學過程中)探測電催化劑的電子結構。」該研究的合著者之一、國際空間站首席束線科學家Eli Stavitski表示,「在這項研究中,我們跟蹤鉍在不同電位下的氧化狀態,並且能夠鑒別催化劑在二氧化碳還原過程中的活性狀態。」

蓋世汽車訊 研究人員通過可再生電力驅動電解槽生產純液體燃料,以環保有效的方式再利用溫室氣體。據外媒報道,萊斯大學化學與生物分子工程師Haotian Wang實驗團隊開發的催化反應器,以二氧化碳為原料,生產高度純化和高濃度甲酸,可作為燃料電池燃料,用來提供電力,所排放的二氧化碳可以再次回收利用。

水流經過產物室的速度決定了溶液濃度。在當前設置下,水的流速較慢,根據重量計算,能夠產生約為30%的甲酸溶液可以通過調整流速來改變濃度。研究人員希望,下一代反應器的產物濃度更高,而且允許氣體流動,能夠產生純甲酸蒸汽。

「與銅、鐵或鈷等過渡金屬相比,鉍是一種非常重的原子。」Wang 說,「它的遷移率很低,尤其是在反應條件下,這樣就可以使催化劑處於穩定狀態。」另外,他指出,反應器的構造可以防止水接觸催化劑,有助於保護催化劑。

他說:「它也是化學工程行業的基礎。作為其他化學品的原料,以及氫氣的儲存材料,甲酸能夠容納的能量,幾乎是同等體積氫氣1000倍。而且,氫氣很難壓縮,這是目前氫燃料電池汽車面臨的一大挑戰。」

萊斯大學博士后研究員Chuan Xia說,他們在兩方面取得進展,促進新設備的研發。第一是他開發出堅固的二維鉍催化劑,第二是固態電解質,在反應過程中不需要鹽。

該固體電解質以聚合物為基礎,外面覆以磺酸配體進行正電荷傳導,或覆以氨基官能團傳導負離子。Wang說:「在鹽水等傳統液體電解質中,人們通常會減少二氧化碳。但是,純水電解質的電阻太大,影響導電。添加氯化鈉或碳酸氫鉀等鹽類后,離子才能在水中自由移動。」

該實驗室利用現有反應器,能夠連續100小時生產甲酸,反應器組分(包括納米級催化劑)的降解忽略不計。Wang表示,該反應器還可以進行改良,用以生產諸如乙酸、乙醇或丙醇等高價值產品。

Wang說,用傳統的二氧化碳裝置生產甲酸,其凈化過程成本昂貴且耗能高。直接生產純甲酸溶液,可推動二氧化碳轉化技術的商業化。

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