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標題: 美新技術可將空氣中的二氧化碳轉換成乙烯 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2022-12-24 01:17 AM 標題: 美新技術可將空氣中的二氧化碳轉換成乙烯

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　　由於工業的發達越來越多國家對於減少碳排放要求和需求增加。目前美國成功研發出一種能夠實現碳排放淨負值的機器﹐可將捕捉到的碳元素轉變成乙烯用於工業。
　　乙烯常被用於製作成塑膠﹑包裝袋﹑農業用品和汽車零件上。另外﹐汽車用的防凍劑﹑醫療消毒器和乙烯基類壁板或建材等物品﹐皆會使用到乙烯。美國伊利諾伊大學芝加哥分校(University of Illinois Chicago﹐UIC)的科學家們﹐首次研製出將碳捕捉系統與乙烯轉換系統合成的機器。雖然該機器依靠電力運行﹐但從環境中去除的碳元素﹐遠高於它用電所產生的碳﹐達到了科學家認為的碳排放淨負值。
　　實驗中﹐為了從空氣或排煙管中捕獲碳元素﹐研發人員在第一個系統中使用廉價的材料﹐修改了一個標準的人造樹葉系統﹐在帶電的膜上加入了乾燥和潮濕兩面。他們把銅(Cu)網作為陰極﹐碳紙作為陽極。銅網作為乾燥面並塗上含有乙二醇和氫氧化膽鹼(ChOH)的1.25 M KOH飽和溶液組成有機溶劑﹐可以讓二氧化碳(CO 2)更容易附著在上面﹐中間再放一層陰離子交換膜(AEM)分離有機溶液和水溶液﹐讓膜上形成碳酸氫鹽或小蘇打。隨著碳酸氫鹽的形成﹐這些帶負電的陰離子會透過AEM膜與潮濕面水溶液中的碳酸氫鉀(KHCO3)﹑氯化鉀(KCl)與帶電的碳離子進行交換﹐讓溶液將碳酸氫鹽溶解後﹐釋放出二氧化碳。
　　實驗團隊還使用第二個系統﹐將這些捕獲的二氧化碳轉化為乙烯。他們用銅包鋁網作為陰極﹐同時使用銀/氯化銀與鉑(白金)組合一起作為陽極﹐並且通電﹐而中間依然用AEM透析薄膜作為間隔。帶電的催化劑將水分子中的帶電氫離子吸入後被透析薄膜隔開﹐最後與二氧化碳中的帶電碳離子結合形成乙烯。他們將兩套系統合為一體﹐最終形成了二氧化碳捕獲和還原循環﹐並且共享電解質﹐達到有效利用電解質的目的。
　　另外﹐他們發現運轉該機器時﹐電解質溶液的pH值會先快速下降﹐之後再提升﹐並穩定在一個pH值上。這代表溶液中有二氧化碳溶解﹐導致pH值快速下降﹔而去除二氧化碳時﹐pH值會上升﹐因此可以透過監測含電解質溶液的pH值來確定機器是否正常運轉。伊利諾伊大學在報導中提到﹐為了測試兩套系統集成效果﹐研究人員製作了一個100平方厘米的兩種電極的膜﹐形成電滲透裝置﹐從排煙管中捕獲碳﹐並將其液壓連接到1平方厘米的電解槽以生產乙烯。
　　他們讓該裝置整整運轉了7天。系統表現穩定﹐能每天捕捉24克的碳元素﹐並以每天188毫克的速度生產乙烯。由於該系統採用模塊化﹑可堆疊的設計﹐使系統可以輕鬆地按比例放大和縮小﹐因此能製造更多的乙烯﹐且效率會更好。伊利諾伊大學芝加哥分校化學工程系助理教授米內什·辛格(Meenesh Singh)對伊利諾伊大學新聞社表示﹐「我們的下一個目標是擴大碳捕獲和轉化集成系統﹐以更高的速度捕獲碳元素和生產更多的乙烯。」。
　　研究人員還表示﹐「這是首次展示碳排放淨負值的全電集成系統﹐可從污染物中捕獲碳並創造高價值資源﹐達到碳循環的一個重要里程碑」。並補充說﹐「目前迫切需要開發高效的綜合碳捕獲和轉化技術﹐可以減少碳排放。由於碳捕獲和轉化系統大多用於高密度能源產業。這種一體式的系統﹐有效減少了運輸和儲存的需求﹐因此提高來能源使用效率。」。

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