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博主胡德良:邢台学院外语系英语教授,中国译协专家会员,河北省译协常务理事,邢台市译协副会长。爱好翻译,内容涉及宇宙探秘、医疗卫生、家庭保健、生命科学、能源科学、地球科学、环境科学、散文小说和纪实文学等领域。所译文章曾见于《光明日报》、《科技日报》、《健康时报》、《健康报》、《英语世界》、《英语知识》、《科技英语学习》、《科学之友》、《科学与文化》、《世界科学》、《生命世界》等全国各大报刊。博客特色:英汉对照、图文并茂,融趣味性、科学性、知识性为一体。

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碳排放有了全新解决方案?(图)  

2016-10-25 16:17:04|  分类: 精品转载 |  标签: |举报 |字号 订阅

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碳排放有了全新解决方案?(图) - 月亮飞船 - 欢迎光临月亮飞船的博客

 美国橡树岭国家能源实验室开发了一种纳米结构催化剂,可将二氧化碳转化为乙醇。

碳排放有了全新解决方案?

纳米芯片催化剂使二氧化碳一步变乙醇

本报记者 房琳琳

■今日视点

    美国橡树岭国家实验室(ORNL)化学家亚当·罗蒂农带领的研究团队,本来打算将温室气体的主要成分——二氧化碳催化成甲烷,结果在开始催化反应的第一个步骤,竟意外生成了乙醇,转化效率还挺高,达到了63%。

    消息发布后,多家国内外媒体予以关注。这个技术是否像新闻标题上看起来那么简单?其背后的创新点究竟何在?对改善环境和提高能源效率能有哪些帮助?

    二氧化碳变酒精只需一步

    在进行电催化二氧化碳实验时,罗蒂农团队设计了至少三个反应步骤,希望将二氧化碳催化成甲烷等物质。

    实验的重要“道具”是1平方厘米的纳米芯片催化剂,上面由嵌入碳尖峰中的含氮铜纳米颗粒组成钉状排列结构,形成含有多个反应位点的纹理。

    研究人员将纳米芯片插入水中,同时注入二氧化碳,施加电压后,芯片钉状纳米尖峰开始进行高效的化学反应。结果在第一个步骤结束时,“我们发现,竟然制造出了杜松子酒的成分——乙醇。”

    乙醇,就是我们俗称的酒精,在燃烧时会变成二氧化碳和水。现在,科学家好像只用一步,就逆转了乙醇燃烧的复杂过程!

    “偶然”源自扎实研究积累

    ORNL官方网站近日在重点介绍这项突破性成就时,提到了“催化科学”和“纳米制造”两个关键词。

    罗蒂农在接受美国著名的《大众机械》杂志采访时表示,橡树岭国家实验室是政府资助的研究机构,“我们的主要研究方向是纳米技术,而我个人侧重于催化技术,特别是用电催化来控制化学反应。”

    通常而言,用单一的催化剂把二氧化碳催化成其他物质是非常困难的。罗蒂农选择了将擅长的电化学方法应用于催化实验。此外,这项成果的最大创新点在于催化剂的纳米纹理,正是这种独特的纳米结构,为催化反应提供了高效率反应场所。

    值得一提的是,这种仅用普通碳、铜材料进行催化的方法,避免了使用稀有金属铂等昂贵材料带来的工业成本压力。更重要的是,它在室温下的水中操作即可,方便大规模的工业化应用。

    目前,研究人员计划改进他们的方法,以进一步研究这种催化剂的性质和行为。

    有效提高清洁能源利用率

    为什么会选择二氧化碳作为催化对象?罗蒂农表示:“用电力捕获二氧化碳并将其转化为有用的东西,是一种很重要的研究方向,全世界都在做这类研究。”

    二氧化碳是燃烧产生的废物,这次偶然发现的可逆催化反应,不仅可以“变废为宝”,其效率也高得惊人。

    新闻通告中提到的63%的产出率,在罗蒂农看来,是一种容易让人理解的解释方法——推动100个电子穿过催化剂,其中63个最终以乙醇形式存储下来。另一种对“高效”的解释更“刺激”——从二氧化碳的角度看,如果拿100个二氧化碳分子去参与反应,其中84个最终变成乙醇,其余的变成一氧化碳、甲酸或甲烷。“63%也好,84%也好,催化收益率是比较高的,我们对此感到很满意”。

    有鉴于此,研究人员认为,“该方法可扩大用于工业相关领域,如存储风力、太阳能等可再生能源发电站产生的过量电力”。不能并入电网的电力,可以用来催化二氧化碳,以液体乙醇的方式将能源存储下来。

    “这是一个提高清洁能源利用效率的好办法”,罗蒂农表示,“如果考虑闭合碳循环和由此衍生的碳交易,该技术也具有相当的竞争力。”

    (科技日报北京10月21日电) 

    转自:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2016-10/22/content_352046.htm?div=-1
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