有了合适的催化剂,我们可能会利用二氧化碳来制造喷气燃料

2021-01-01 08:31:32

吸收大气中CO 2并将其转化为燃料的技术为开发化石燃料提供了一种气候友好的替代方案-燃烧时,它们可能会将CO 2释放回空气中,但没有净变化。这包括生物燃料作物,但可以扩展到直接涉及CO 2的工业过程。随着从周围空气中捕获CO 2的过程变得更加经济,该CO 2作为燃料资源的潜在价值也将提高。

有几种生产燃料的方法,但是所有方法都需要大量能量,因为CO 2是一个稳定的分子-逆向燃烧反应以生成新燃料并不是免费的。但是还有另一个挑战:设计经过调整的过程,以生产出所需的确切类型的燃料。

一种做到这一点的方法是使用催化剂-一种引导化学反应而不被其消耗的物质。在一种催化剂的帮助下,捕获的CO 2加氢气可能主要转化为甲烷。不同的催化剂可能会将主要产品转移到更大的液体燃料分子上。

牛津大学姚本珍领导的一项新研究描述了一种新型催化剂,该催化剂专门用于推动喷气燃料用长链烃的生产。

该催化剂是铁锰钾材料,一点也不奇怪。在测试中,只有5%的转化CO 2以一氧化碳结尾,有10%是以甲烷结尾,而近一半转化为喷气燃料范围内的长链碳氢化合物(8-16个碳)。与先前研究中测试过的其他催化剂相比,在喷气燃料范围内的产量要好得多。在生产的2-4种碳氢化合物中,相比于烷烃,它更偏爱烯烃,这意味着更多的碳-碳键和更少的碳-氢键。例如,该反应产生的丙烯是丙烷的五倍。这些是有用的原材料,例如塑料。

催化剂提供了发生宿主反应的部位,从而影响了产物。在这里,这主要发生在将铁氧化物转化成铁氧化物的铁碳矿物上。一种形式帮助CO 2分子与氢反应,而另一种形式帮助一氧化碳分子与氢反应生成碳氢化合物。

事实证明,制备催化剂的方法很重要。将物料与有机化合物混合,然后将其燃烧,同时将所有物料在350°C下保持数小时。燃烧反应有助于铁,锰和钾形成正确的矿物质,并留下一些碳。使用以不同方式制造的类似催化剂材料进行的实验效果要差得多。

尽管催化剂在使用过程中并未消耗,但确实会发生变化,这意味着可能必须在某个时候进行再生。与首次使用之前一样,可以在氢气和一氧化碳存在下于高温下进行,从而重整催化剂中的矿物质形式。

作为真实系统的一部分,该系统将连接到CO 2捕集装置和电解装置,该装置将水分解成氢气。然后可以根据需要分离和加工产品。

显然,该研究仅涉及了解使用哪种催化剂,这里没有对燃料生产操作进行经济分析。在此过程中有很多能量输入,特别是与传统的石油生产相比。但是,尽管基于石油的燃料会增加大气中的CO 2,但基于空气的燃料却只会添加很少(或根本不添加),具体取决于所需能源来自何处。而且,还可以选择调整您制造的碳氢化合物的类型,而不仅仅是处理地下产生的任何东西。