Найден новый способ преобразования углекислого газа в жидкое топливо

Thread Content

Найден новый способ преобразования углекислого газа в жидкое топливо Автор/источник: Дата: 08.01.2016 Количество просмотров: 199 7 января 2016 года группа профессора Се Йи и профессора Сунь Йонгфу из Факультета химии и наук о материалах Университета науки и технологий Китая, а также из Лаборатории наук о микромасштабных структурах в Хэфэе опубликовала в журнале Nature результаты своих исследований по электрокаталитическому восстановлению углекислого газа с использованием гибридных двумерных сверхтонких структур. Эти исследования предоставляют новый способ каталитического преобразования углекислого газа в жидкое топливо. 　　Ранее для активации углекислого газа требовалось большое количество энергии. С начала нынешнего века в процессе индустриализации происходит значительное выделение таких парниковых газов, как углекислый газ, что приводит к постепенному ускорению процесса глобального потепления ； С другой стороны, массовое потребление невосстанавливаемых ископаемых топлив вызывает тревогу по поводу глобального энергетического кризиса. Для противодействия этим двум серьезным угрозам в последние годы ученые ищут различные технологии, которые можно было бы применить на практике, чтобы обратить процесс выделения углекислого газа при сжигании ископаемого топлива вспять. Это позволит сократить выбросы углекислого газа и одновременно смягчить проблему нехватки энергии. 　　“Каталитическое преобразование углекислого газа может осуществляться с помощью фотокатализа, электрокатализа, фотоэлектрокатализа, а также путем введения водорода. Работа нашей группы посвящена исследованию некоторых механизмов электрокаталитического восстановления углекислого газа; целью не является повышение его эффективности. ”Вчера Се И в ходе телефонного интервью с журналистами заявил, что процесс электрокаталитического восстановления позволяет превращать углекислый газ в различные молекулы углеводородных топлив, в результате чего получаются такие топлива, как метан, муравьиная кислота и метанол. Но у углекислого газа очень высокая стабильность, и одной из проблем в процессе его электроредукции является способ активации этого крайне стабильного вещества. Для этого часто требуется очень высокий потенциал перехода ； Кроме того, наличие перенапряжения не только приводит к значительной трате энергии, но и часто вызывает селективное снижение концентрации восстановленных продуктов. 　　В целом, катализаторы, изготовленные из драгоценных металлов, обладают высокой каталитической активностью, однако их высокая стоимость существенно ограничивает их широкое применение. Для этого ученые ищут различные относительно недорогие металлические катализаторы. 　　Сосуществование сверхтонких структур и металлоксидов более выгодно. Ранние исследования показали, что металлические катализаторы, полученные путем восстановления металлоксидов, обладают более высокой каталитической активностью, чем те, которые получены другими способами; кроме того, они способны снизить потенциал восстановления углекислого газа до минимального значения с точки зрения термодинамики. “Однако до сих пор не ясно, почему эти поверхностные металлоксиды способствуют улучшению электрокаталитических свойств. Это объясняется тем, что в ранее получаемых катализаторах присутствовало большое количество микроструктур – таких как границы раздела, дефекты и т. д. Наличие этих микроструктур затрудняет оценку влияния поверхностных металлоксидов на каталитические свойства самого металла; также становится сложно определить роль отдельных компонентов. ”Сказал Се И. 　　Для этой цели исследовательская группа создала гибридную модель материала — сверхтонкую структуру из металла и оксида металла толщиной в несколько атомных слоев. Она отличается четкостью модели, сверхмалой толщиной и большим количеством поверхностно активных атомов. Исследования показали, что атомы кобальта на поверхности, находящиеся в сверхтонких структурах, обладают более высокой инхардентной каталитической активностью и лучшей селективностью продуктов при более низком перепотенциале по сравнению с атомами кобальта на поверхности твердых тел. Частичная окисльность слоя атомов кобальта еще больше повышает их инхардентную каталитическую активность. 　　“Другими словами, атомы металлов при наличии определенного способа расположения и степени окисления могут обладать более высокой каталитической активностью; то есть наличие сверхтонких двумерных структур и оксидов металлов повышает способность к каталитическому восстановлению углекислого газа. ”Сказал Се И. 　　Однако преобразование «чистого» углекислого газа в углеводородные источники энергии — это процесс, требующий времени; до его практического применения ещё далеко. Се И сказал, что в настоящее время многие ученые во всем мире занимаются исследованиями по каталитической конверсии углекислого газа, но текущие исследования все еще находятся на этапе чисто теоретических исследований. Се И также отметил, что при практическом использовании углекислого газа, помимо процесса каталитического преобразования, существует множество проблем, которые необходимо решить. К ним относится необходимость захвата и концентрирования углекислого газа из воздуха перед преобразованием, а также разделение полученных продуктов после преобразования. Во всех этих аспектах существует множество технических препятствий. http://www.nmtech.com.cn/*nwen_xgyw_xx.asp?path=58&id=174708