美研發新技術 可將空氣中的二氧化碳轉換成乙烯

【2022年12月21日訊】(大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導)由於工業的發達,越來越多國家對於減少碳排放要求和需求增加。目前美國成功研發出一種能夠實現碳排放淨負值的機器,可將捕捉到的碳元素轉變成乙烯,用於工業。

乙烯常被用於製作成塑膠、包裝袋、農業用品和汽車零件上。另外,汽車用的防凍劑、醫療消毒器和乙烯基類壁板或建材等物品,皆會使用到乙烯。

美國伊利諾伊大學芝加哥分校(University of Illinois Chicago,UIC)的科學家們,首次研製出將碳捕捉系統與乙烯轉換系統合成的機器。雖然該機器依靠電力運行,但從環境中去除的碳元素,遠高於它用電所產生的碳,達到了科學家認為的碳排放淨負值。相關論文11月底發表在《能源與環境科學》雜誌期刊上。

實驗中,為了從空氣或排煙管中捕獲碳元素,研發人員在第一個系統中使用廉價的材料,修改了一個標準的人造樹葉系統,在帶電的膜上加入了乾燥和潮濕兩面。 

他們把銅(Cu)網作為陰極,碳紙作為陽極。銅網作為乾燥面,並塗上含有乙二醇和氫氧化膽鹼(ChOH)的1.25 M KOH飽和溶液組成有機溶劑,可以讓二氧化碳(CO 2)更容易附著在上面,中間再放一層陰離子交換膜(AEM)分離有機溶液和水溶液,讓膜上形成碳酸氫鹽或小蘇打。

隨著碳酸氫鹽的形成,這些帶負電的陰離子會透過AEM膜與潮濕面水溶液中的碳酸氫鉀(KHCO3)、氯化鉀(KCl)與帶電的碳離子進行交換,讓溶液將碳酸氫鹽溶解後,釋放出二氧化碳。

實驗團隊還使用第二個系統,將這些捕獲的二氧化碳轉化為乙烯。他們用銅包鋁網作為陰極,同時使用銀/氯化銀與鉑(白金)組合一起作為陽極,並且通電,而中間依然用AEM透析薄膜作為間隔。

帶電的催化劑將水分子中的帶電氫離子吸入後被透析薄膜隔開,最後與二氧化碳中的帶電碳離子結合形成乙烯。他們將兩套系統合為一體,最終形成了二氧化碳捕獲和還原循環,並且共享電解質,達到有效利用電解質的目的。

另外,他們發現運轉該機器時,電解質溶液的pH值會先快速下降,之後再提升,並穩定在一個pH值上。這代表溶液中有二氧化碳溶解,導致pH值快速下降;而去除二氧化碳時,pH值會上升,因此可以透過監測含電解質溶液的pH值來確定機器是否正常運轉。

伊利諾伊大學在報導中提到,為了測試兩套系統集成效果,研究人員製作了一個100平方厘米的兩種電極的膜,形成電滲透裝置,從排煙管中捕獲碳,並將其液壓連接到1平方厘米的電解槽以生產乙烯。

他們讓該裝置整整運轉了7天。系統表現穩定,能每天捕捉24克的碳元素,並以每天188毫克的速度生產乙烯。由於該系統採用模塊化、可堆疊的設計,使系統可以輕鬆地按比例放大和縮小,因此能製造更多的乙烯,且效率會更好。

伊利諾伊大學芝加哥分校化學工程系助理教授米內什·辛格(Meenesh Singh)對伊利諾伊大學新聞社表示,「我們的下一個目標是擴大碳捕獲和轉化集成系統,以更高的速度捕獲碳元素和生產更多的乙烯。」

他還表示,「這是首次展示碳排放淨負值的全電集成系統,可從污染物中捕獲碳並創造高價值資源,達到碳循環的一個重要里程碑」。

他補充說,「目前迫切需要開發高效的綜合碳捕獲和轉化技術,可以減少碳排放。由於碳捕獲和轉化系統大多用於高密度能源產業。這種一體式的系統,有效減少了運輸和儲存的需求,因此提高來能源使用效率。」

「三藩有話説」立足華人社區,服務華人朋友,堅守傳統媒體的良知與價值觀,向民眾傳遞真實的資訊。請關注我們的社媒主頁,及時獲取最新咨詢!

看完這篇文章您覺得:

已經有 0 次投票 抢沙发
推薦文章
文章評論區

发表评论