科学家通过开发一种新型的高效催化剂为碳中性燃料铺平了道路

2019-10-21 08:24:05

澳大利亚科学家通过开发一种新型高效催化剂,为碳中性燃料铺平了道路,该催化剂可通过使用太阳能将空气中的二氧化碳(CO 2)转化为“清洁”过程中的合成天然气。

阿德莱德大学与CSIRO合作开展的这项研究可以使这一过程可行,该过程具有巨大的潜力来替代化石燃料,并继续使用现有的碳基燃料技术,而不会增加大气中的CO 2。

研究人员开发的催化剂有效地推动了CO 2与氢结合产生甲烷(化石燃料天然气的主要成分)和水的过程。当前,天然气是用于工业活动的主要燃料之一。

“从空气中捕获碳并将其用于工业过程是控制CO 2排放并减少化石燃料需求的一种策略,”阿德莱德大学博士候选人Renata Lippi说。材料化学学报。

“但是要使其在经济上可行,我们需要一种利用CO 2作为碳源的节能工艺。

“研究表明,氢可以利用太阳能有效地产生。但是,将氢与CO 2结合起来生产甲烷是比直接使用氢作为能源更安全的选择,它可以使用现有的天然气基础设施。

“然而,最主要的问题是催化剂-一种驱动反应所需的化合物,因为CO 2通常是一种非常惰性或不活泼的化学物质。”

该催化剂是使用称为金属有机骨架的多孔晶体合成的,该晶体可以精确控制化学元素的空间。

“催化剂发现过程涉及合成和筛选一百多种材料。借助CSIRO的快速催化剂测试设施,我们能够对所有这些材料进行快速测试,从而在较短的时间内完成发现。” CSIRO的AIM未来科学平台总监Danielle Kennedy博士说。“我们希望继续与阿德莱德大学合作,以使可再生能源和氢能被澳大利亚工业用于化学制造。”

对于其他催化剂,存在以下问题:不良的CO 2转化率,不希望的一氧化碳产生,催化剂稳定性,低的甲烷产生速率和高的反应温度。

这种新型催化剂可有效地从CO 2中生产几乎纯净的甲烷。一氧化碳的生产已减至最少,并且在连续反应数天以及停机和暴露于空气后都具有很高的稳定性。重要的是,仅少量的催化剂就可用于高产量的甲烷,这增加了经济可行性。该催化剂还可以在温和的温度和低压下运行,从而使太阳能成为可能。

大学先进纳米材料中心主任克里斯蒂安·杜南教授说:“我们生产的是一种高活性,高选择性(生产几乎没有副产品的纯甲烷)和稳定的催化剂,它将以太阳能为燃料。” “这使来自CO 2的碳中性燃料成为可行的选择。”

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