人们一致认为,如果我们想解决气候变化问题,那么仅减少二氧化碳排放是不够的。相反,我们还需要清除空气中的二氧化碳。从空气中捕获并封存碳的策略正变得越来越可行。本着这种精神,一组科学家提出了一种新的方法,旨在将二氧化碳转化为固体煤,然后可以再次埋起来或用于电子元件。
一般来说,捕获的碳可以用来制造混凝土、碳酸饮料或燃料。当储存二氧化碳时,气体被压缩成液体形式或与水结合。一旦完成,就会被注入地下深处。一旦进入地下,它就会与玄武岩相互作用,并在大约两年的时间内凝固成碳酸盐矿物。然而,麻省理工学院的一项调查显示,只有表层正在变成固体,留下巨大的气体袋,潜在的问题是,气体再次泄漏到大气中,从而使所有的努力付诸东流。这项由来自澳大利亚、中国、美国和德国的研究人员进行的新研究旨在开发出一种碳在被埋藏到地下之前凝固的方法。
这种新方法使用由镓合金和铈组成的液态金属催化剂。液态金属催化剂是由该团队开发的。二氧化碳气体首先溶解在一个装有电解质液体的烧杯中。然后将少量液态金属催化剂添加到混合物中。一旦引入电流,催化剂使混合物的表面具有化学活性。然后,表面将二氧化碳缓慢地转化为固体碳片。
这种催化剂被设计成一种极好的导体,在进行反应时非常高效。由于催化剂是液体,碳片不会像固体催化剂那样粘在上面。这使得团队可以在不损坏整个装置的情况下运行更长时间。据研究人员称,与其他碳转换过程不同,该过程可以在室温下进行,因此能耗非常低。
该研究的作者之一托本·达内克(Torben Daeneke)说,“到目前为止,二氧化碳只有在极高的温度下才会转化为固体,因此在工业上不可行。”通过使用液态金属作为催化剂,我们证明了在室温下将气体变回碳是可能的,这是一个高效且可扩展的过程。虽然还需要做更多的研究,但这是实现碳固态存储的关键第一步。”
该研究的主要作者Dorna Esrafilzadeh说:“这个过程的一个附带好处是,碳可以保持电荷,成为超级电容,所以它可能被用作未来汽车的组件。”这一过程还会产生合成燃料作为副产品,它也可以有工业应用。”
这项研究发表在《自然通讯》杂志上。
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