新技術可將二氧化碳轉化為燃料

　　據西班牙《先鋒報》網站11月1日報道，二氧化碳是人類活動(使用化石燃料和其他燃料)排放的主要溫室氣體，而溫室氣體是導致氣候變化的一大因素。從這個意義上說，應對氣候變化的方法包括減少向大氣層排放二氧化碳和其他溫室氣體。捕集、封存二氧化碳等溫室氣體是減緩氣溫上升的另一種可行方法。從大氣或工業廢氣中捕獲二氧化碳，并將其轉化為可重復使用的化合物的可能性也被研究過，但迄今為止還沒有找到高效、安全和經濟的方法來實現這一目標。

　　來自麻省理工學院和哈佛大學的一組研究人員開發了一種有效方法，可以將二氧化碳轉化為液相或固相的甲酸鹽，再經過相對簡單的轉化過程后，就可以像目前使用氫或甲醇一樣用于燃料電池和發電。

　　這并不是第一次有人提出通過轉化為甲酸鹽來減少二氧化碳的方法(多年來，包括西班牙研究機構在內的多個國際團隊一直在研究這一課題)，但據麻省理工學院和哈佛大學的研究人員稱，他們現在提出的這一方案在生產的簡易性、工藝的經濟性和產品的安全性等重要方面都是最先進的。這項研究的結果已于10月30日發表在美國《細胞報告·物理科學》雜志上。

　　這種將二氧化碳轉化為甲酸鈉或甲酸鉀的新工藝由麻省理工學院教授李巨(音)，麻省理工學院博士生張震(音)、任志初(音)和亞歷山大·H·奎因，以及哈佛大學博士生奚大偉(音)共同開發。

　　該過程涉及捕獲二氧化碳氣體并通過電化學方法將其轉化為固體甲酸鹽粉末，然后將其用于燃料電池發電。據麻省理工學院發布的一份新聞稿，目前，這一新系統已在實驗室規模上成功進行了測試，但研究人員希望它可以擴展到為居民家庭提供無排放的熱能和電力，甚至用于工業或電網規模的應用。

　　李巨教授介紹說，迄今為止開發的一些將二氧化碳轉化為燃料的方法通常涉及兩個階段的過程：首先，通過化學方法捕獲二氧化碳氣體并將其轉化為固體形式，例如碳酸鈣；然后加熱該材料以排出二氧化碳并將其轉化為可燃原料。

　　作為新方法的主要研究人員之一，李巨表示，第二步的效率非常低，通常只能將不到20%的二氧化碳氣體轉化為所需產品。相比之下，新方法可實現90%以上的二氧化碳轉化率，并且無需低效的加熱步驟。首先將二氧化碳轉化為一種中間形式——液態金屬碳酸氫鹽，然后再將其轉化為可用于發電的甲酸鹽。

　　李巨教授說，這樣生產出的高濃度甲酸鈉或甲酸鉀液態溶液可以通過太陽光照蒸發等方法干燥，生成高度穩定的固體粉末，從而可以在普通鋼罐中儲存數年甚至數十年。

　　身為麻省理工學院核科學與工程系以及材料科學與工程系研究員的李巨強調，該團隊開發的幾個優化步驟，在將低效的化學轉化過程轉變為實用的解決方案方面，發揮了重要作用。

　　麻省理工學院公布了這一新方法的一些細節，指出“碳捕集與轉化過程首先涉及一種基于堿性溶液的捕集方法，這種方法可以從發電廠廢氣等高濃度排放或者濃度很低的來源(甚至是室外)以液態金屬碳酸氫鹽的形式捕集二氧化碳”。麻省理工學院表示：“然后，通過使用陽離子交換膜電解槽，這種碳酸氫鹽通過電化學方式被轉化為固態晶體，二氧化碳轉化率高于96%。這一點在該團隊的實驗室規模實驗中得到了證實。”

　　通過二氧化碳轉化新方法生成的晶體具有很長的保質期且非常穩定，可以儲存數年甚至數十年，幾乎沒有任何損耗。