反应器将温室气体转化为纯净液体燃料

莱斯大学开发的电解槽以铋基纳米资料作催化剂，能够将二氧化碳转化为燃料。

莱斯大学工程师Haotian Wang正在调整电催化反响器。

techxplore.com网站9月3日报导，美国莱斯大学化学与生物分子工程试验室的研讨人员Haotian Wang等开发了一种由可再生电力驱动的电解槽，能以高效、环保的方法将温室气体转化为纯洁的液体燃料。工程师Wang介绍说，传统的二氧化碳-甲酸转化设备触及贵重的本钱和动力密集型的净化进程，他们团队开发的技能能够直接出产纯甲酸溶液，有助于促进二氧化碳转化技能的商业化。相关效果刊登于《天然 动力》杂志。

Wang在本年1月份加入了莱斯大学的布朗工程学院，他的团队首要致力于温室气体转化技能的研讨。试验中，他们规划的新式电催化剂的能量转化功率现已高达42%左右，这意味着将近一半的电能能够液态燃料的方式贮存在甲酸中。Wang说：“甲酸是一种燃料电池燃料，它在用于发电后排放的二氧化碳又能够持续收回运用。甲酸也是出产许多化学品的质料以及储氢资料。甲酸贮存的能量是平等体积的氢气的1000倍——氢气难以紧缩的特性对氢燃料电池轿车造成了巨大困扰。”

论文作者、莱斯大学博士后研讨员Chuan Xia表明，新设备功能杰出的原因在于两点要害规划：（1）安稳的二维铋催化剂；（2）固态电解质消除了反响对盐的需求。他说：“与铜、铁或钴等过渡金属比较，铋是一种很‘重’的金属。在反响条件下，它的迁移率十分低。这使得催化剂的安稳性大大进步。此外，特别规划的反响器结构能够防止水触摸催化剂，对催化剂起到维护效果。”Xia等开发的催化剂不只功能杰出，还能够批量出产。他说：“现在，许多催化剂的产值只能到达毫克或许克级。咱们开发了一种千克级的催化剂出产工艺，使它更简单拓宽到工业范畴。”

水流经产品室的速度决议了溶液的浓度。现在，设备的“吞吐能力”还比较弱，发生的甲酸量约为30%。研讨人员期望下一代反响器能进步溶液浓度，甚至能出产纯甲酸蒸汽。

莱斯大学与布鲁克海文国家试验室协作调查了电催化剂的作业进程。论文作者Eli Stavitski解说说：“X射线吸收光谱技能是布鲁克海文国家试验室的强力东西。它使咱们能够在实践化学进程中勘探电催化剂的电子结构。咱们对铋在不同电位下的氧化状况进行了盯梢，并识别了催化剂在二氧化碳复原进程中的活性状况。”

运用现有反响器，研讨人员能在试验室中连续出产甲酸100小时，反响器组件、纳米催化剂的损耗简直能够忽略不计。Wang弥补道，反响器能够很简单地进行改造，从而用于出产乙酸、乙醇或丙醇等高价值产品。他说：“削减二氧化碳排放关于按捺全球变温暖绿色组成化学都有重要意义。假如运用太阳能或风能等可再生动力发生的电能来驱动反响器，那么咱们将有望发明一种更优质的碳循环进程。”

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编译：雷鑫宇

审稿：三水