莱斯反应器将温室气体转化为纯液体燃料 环保有效

盖世汽车公司的研究人员正在使用可再生电力驱动电解电池生产纯液体燃料，并以环保有效的方式重新利用温室气体。据外媒报道，莱斯大学化学和生物分子工程师王浩天开发的催化反应器以二氧化碳为原料，生产高纯度、高浓度的甲酸，可作为燃料电池提供电力的燃料。排放的二氧化碳可以回收再利用。王说，使用传统的二氧化碳装置生产甲酸，净化过程既昂贵又耗能。直接生产纯甲酸溶液可以促进二氧化碳转化技术的商业化。王的团队致力于开发新技术，将温室气体转化为有用的产品。在实验过程中，新型电催化剂的能量转化率达到约42%，这意味着近一半的电能储存在甲酸中作为液体燃料。他说：“甲酸也是化工行业的基础。甲酸作为其他化学品的原料和氢气的储存材料，其能量是同等体积氢气的近1000倍。而且氢气很难压缩，这是目前氢燃料电池汽车面临的一大挑战。”

莱斯大学博士后研究员Chu Xia表示，他们在两个领域取得了进展，以促进新设备的开发。第一个是他开发了一种坚固的二维铋催化剂，第二个是一种在反应过程中不需要盐的固体电解质。与铜、铁或钴等过渡金属相比，铋是一个非常重的原子，”王说，“它的迁移率非常低，尤其是在反应条件下，这可以使催化剂保持稳定状态。“此外，他指出，反应器的结构可以防止水与催化剂接触，并有助于保护催化剂。这种纳米材料可以通过新方法大规模生产。夏说，”目前，人们生产的催化剂以毫克或克为单位。通过使用我们开发的方法，产量可以增加到公斤以上，更容易应用于工业领域。“固体电解质以聚合物为基础，涂有用于正电荷传导的磺酸配体或用于负离子传导的氨基官能团。在盐水等传统液体电解质中，人们通常会减少二氧化碳。然而，纯水电解质的电阻过高，会影响导电性。添加氯化钠或碳酸氢钾允许离子在水中自由移动。然而，这种方法产生的甲酸与盐混合，”他说，“在大多数应用中，你必须从最终产品中去除盐，这将增加能源消耗和成本。因此，我们使用固体电解质来传导质子，质子可以由不溶性聚合物或无机化合物制成，不含盐。“通过产品室的水流速度决定了溶液浓度。在目前的设置下，水的流速相对较慢，根据重量计算，大约可以产生30%的甲酸溶液。可以通过调节流速来改变浓度。研究人员希望下一代反应器将具有更高的产品浓度定量并允许气流产生纯甲酸蒸汽。莱斯实验室与布鲁克黑文国家实验室合作观察了这一过程。“X射线吸收光谱是一项强大的技术，可以在布鲁克黑文实验室的国家同步加速器光源II的内壳层光谱束线上获得。我们可以在运行过程中检测电催化剂的电子结构。”该研究的合著者之一、国际空间站首席束科学家Eli Stavitski说。在这项研究中，我们跟踪了铋在不同电位下的氧化状态，并能够确定催化剂在二氧化碳还原过程中的活性状态。实验室利用现有的反应器连续生产甲酸100小时，反应器部件的降解可以忽略不计。Wang表示，还可以对反应器进行改进，以生产乙酸、乙醇或丙醇等高价值产品。

王说：“总的来说，这对我来说非常重要……

支持全球变暖、绿色化学合成和减少二氧化碳排放。如果我们使用太阳能或风能等可再生资源产生的电力，我们可以创造一个循环过程，在不增加二氧化碳排放的情况下将二氧化碳转化为重要的东西。"

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