化学研究人员找到了一种将二氧化碳转化为绿色燃料的方法

  • 2022-03-01 17:53:29
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剑桥大学的研究人员此前证明,生物催化剂或酶可以通过使用可再生能源清洁地制造燃料,尽管效率很低。

此外,通过使用复杂的材料和超快激光光谱,瑞典隆德大学领导的一个研究小组展示了太阳能如何将二氧化碳转化为燃料。

使用催化剂转化二氧化碳

酶已经发展了数百万年,具有令人难以置信的效率和选择性,并且它们非常适合燃料生产,因为没有任何不希望的副产品。

然而,酶敏感性存在一组独特的障碍,他们的技术适应敏感性,调整当地环境以匹配酶的最佳操作环境,正如剑桥 Yusuf Hamied PNAS 研究的第一作者 Esther Edwardes Moore 博士所说化学系,根据《科学日报》 。

研究人员设计了一种使用计算方法改善二氧化碳电解的机制。

与目前的基准解决方案相比,使用基于酶的系统时,燃料生成水平提高了 18 倍。

为了进一步增强当地生态,研究人员展示了两种酶如何协作,一种提供燃料,另一种管理环境。

他们发现引入另一种酶可以加快这一过程,提高效率,同时减少不需要的副产品。

铜如何帮助二氧化碳的转化

碳床用于支持新催化剂中的铜原子。那些铜原子分散开来,就好像它们在与社会保持距离一样。

当电流通过催化剂时,远处的铜原子组通过向它们发射强烈的 X 射线而连接在一起,形成由三个或四个原子组成的簇。

据伊利诺伊州莱蒙特阿贡国家实验室的科学家称,刘迪佳和他的团队可以“观察化学过程的发生”。

这些簇激活催化剂,有助于二氧化碳与水的反应。CO2 现在分解为碳原子和氧原子。水原子(或 H2O 原子)分离成氢原子和氧原子。

所有这些释放的原子现在都重新排列成乙醇(C2H6O)。

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利用太阳能转化二氧化碳

一小时内照射到地球的阳光量几乎相当于人类一年的总能源使用量,其中全球二氧化碳排放量也在上升。

据Technology Networks报道,许多研究人员对利用太阳能收集温室气体并将其转化为燃料或其他有用分子感兴趣。

仍然没有好的解决方案,但一个国际研究团队已经发现了一条可行的道路。

该团队研究了COF——共价有机框架——一种多孔有机物质。这种材料以其高效吸收阳光的能力而闻名。

他们通过在 COF 中添加所谓的催化复合物,成功地将二氧化碳转化为一氧化碳,而无需使用任何能源。

隆德大学的化学研究人员 Tönu Pullerits 和 Kaibo Zheng 将这些发现投入使用,他们认为未来可以利用这一发现来生产更大的装置,这些装置可以在全球范围内用于从大气中捕获二氧化碳,并在太阳的帮助下将其转化为燃料或化学品。

这可能是当前气候问题的几个答案之一。

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