2016年7月24日 星期日

電化學電池轉化二氧化碳,同時產生電力和有用的化合物

Electrochemical Cell Makes Electricity and Chemicals From CO2

By Charles Q. Choi
Posted 20 Jul 2016 | 19:00 GMT
Illustration: Cornell University/AAAS

研究人員說,新技術使用鋁和氧,可以將二氧化碳轉化成有用的化學物質,同時產生大量的電能。

目前對碳的捕獲、再利用和封存(CCUS)技術的大規模採用部分受限於能花費多少能量來捕獲碳。此外,將二氧化碳轉換成有用的化合物和燃料,使更多的二氧化碳能夠被儲存的方法已被證明難以開發。


但最近,化學工程師Lynden Archer和他的同事在康乃爾大學研究電化學電池是否能同時捕獲二氧化碳和發電。他們推測,這樣的電化學電池將使用金屬作為陽極,以二氧化碳和氧的混合流(mixed streams)作為陰極的活性成分。在陽極和陰極之間的電化學反應將把二氧化碳封存成富含碳的化合物,同時還能產生電力。

Archer和他的同事Wajdi Al Sadat在科學進展雜誌(Science Advances)的7月20日網絡版上詳述了他們的發現
以前的研究中使用鋰、鈉和鎂作為這種電化學電池的陽極。這些陽極將二氧化碳轉化為碳酸鹽,「碳酸鹽沒有多大用處,」Archer說。 「然後我們想到使用鋁,它是地殼中第三豐富的元素。」鋁的含量豐富使得它便宜,而且鋁比鋰和鈉的活性更低,這使它能更安全的被使用,Archer補充道。


在新的裝置中,陽極包含鋁箔,陰極由多孔的導電材料如不銹鋼網,它允許二氧化碳和氧氣通過,而橋接陽極和陰極的電解質是可讓分子經過擴散的液體。

在實驗中,每捕獲一克碳,這個電化學電池可以產生多達13安培小時的電量,且不需要催化劑或高溫。此外,它將二氧化碳轉化為草酸鋁,這又能很容易轉化成草酸,一種廣泛用於工業的化合物。 「它是一個多功能的產物,是塑膠等的一個很好的原料,」Archer說。理論上,添加額外的化合物在陰極可能有助於二氧化碳轉化為其他有用的化學物質,Archer補充。

Archer指出,他的小組電化學電池的電解質在接觸到水後就起不了作用。這是個問題,因為該設備所要處理的二氧化碳,例如那些工廠或發電廠的排放,可能加載著濕氣。但是有可能找到一種對水不敏感的電解質,Archer說。


來源:http://spectrum.ieee.org/energywise/energy/environment/electrochemical-cell-makes-electricity-and-chemicals-from-co2