麻省理工学院开发的技术将排放变为燃料

小玉武描绘了他的团队用于研究的反应堆。

麻省理工学院的科学家开发了一种新的系统，可能会用于将电厂的二氧化碳排放转换为汽车，卡车和飞机的有用燃料，以及用于各种产品的化学原料。该方法不仅可以减少温室排放;它还可以产生另一个潜在的收入流，以帮助支付其成本。

新的膜基系统由MIT Postdoc Xiao-yu Wu和Ahmed Ghoniem，Macherd C.机械工程罗纳德C.起重机教授开发，并在Chemsuschem期刊中文进行了描述。由镧，钙和氧化铁的化合物制成的膜允许从二氧化碳流中氧气以迁移到另一侧，留下一氧化碳。其他化合物，称为混合离子电子导体，也在实验室中考虑用于多种应用，包括氧气和氢气产生。

在该方法期间产生的一氧化碳可以自身用作燃料，或者与氢气和/或水结合，使许多其他液态烃燃料以及包括甲醇（用作汽车燃料），合成气等的化学物质。Ghoniem的实验室正在探索其中一些选择。该过程可以成为被称为碳捕获，利用率和储存的技术套件的一部分，或者CCU，如果申请适用于电子产品，这可能会降低化石燃料使用对全球变暖的影响。

Wu解释说，具有称为Perovskite的结构的膜是“100％选择性的氧气选择性”，允许那些原子通过。分离由高达990摄氏度的温度驱动，并且使工艺工作的关键是保持与流过膜的二氧化碳分离的氧气直至其进入另一侧。这可以通过在与二氧化碳流相对的膜上产生真空来完成，但这需要大量的能量来维持。

代替真空，研究人员使用诸如氢或甲烷的燃料流。这些材料如此容易氧化，使得它们实际上将通过膜绘制氧原子而不需要压力差。膜还防止氧气从迁移并与一氧化碳重组，再次形成二氧化碳。最终，根据应用，可以使用一些自负和一些燃料的组合来减少驱动过程所需的能量并产生有用的产品。

吴说，保持过程的能量输入是保持过程，是热量的，这可以由太阳能或废热提供，其中一些可以来自电厂本身和一些来自其他来源。基本上，该过程使得可以以化学形式储存该热量，每当需要时都可以使用。化学能量存储具有非常高的能量密度 - 与许多其他储存形式相比，为给定重量储存的能量的量。

在这一点上，吴说，他和Ghoniem已经证明了该过程的工作。正在进行的研究正在检查如何通过改变用于构建膜的材料，改变表面的几何形状，或者在表面上添加催化剂材料，或者在表面上加入催化剂材料，或者可以通过改变膜穿过膜的氧气流速。研究人员还在研究将膜整合到工作的反应堆中，并将反应器与燃料生产系统耦合。他们正在研究如何扩大该方法以及如何将其与其他方法的捕获和转换二氧化碳排放的方法进行比较，以及对整体发电厂操作的影响。

在天然气发电厂，吴先生群体在此前已经努力，吴说，进入的天然气可以分成两条溪流，一个将被烧毁以产生电力，同时产生纯二氧化碳流，而另一个溪流将进入新膜系统的燃料侧，提供氧气反应燃料源。该流将产生来自植物的第二个输出，氢气和被称为合成气的一氧化碳的混合物，这是一种广泛使用的工业燃料和原料。也可以将合成气添加到现有的天然气分配网络中。

因此，该方法不仅可以减少温室排放;它还可以产生另一个潜在的收入流，以帮助支付其成本。

吴说，该过程可以适用于任何水平的二氧化碳浓度，他们已经从2％到99％测试了它 - 但浓度越高，过程越高。因此，它非常适合于常规化石燃料燃料发电厂的集中输出流或专为碳捕获而设计的氧燃烧植物。

“重要的是使用二氧化碳生产一氧化碳，以便将可持续的热能转化为化学能源，”中国科学院化学物理教授，在中国大连，中国科学院的化学物理学教授说，徐峰朱说这项工作。“使用透氧膜可以显着降低反应温度，从1,500℃降至4,000℃，表明与传统的二氧化碳分解过程相比，节能，”他说。“我认为他们的工作对可持续能源和膜流程领域很重要。”

该研究由贝壳油和阿卜杜拉理工大学国王资助。

出版物：萧宇吴艾哈迈德F. Ghoniem，“H2辅助二氧化碳热化学减δ少La0.9Ca0.1fe3-膜：动力学研究，”Chemsuschem，2017; DOI：10.1002 / CSSC.201701372