Kan koolstofdioksied in brandstof omgeskakel word?
1. Hoe om CO2 in brandstof om te skakel?
Eerstens, die gebruik van sonenergie om te skakel koolstofdioksied en water in brandstof. Navorsers gebruik sonenergie om koolstofdioksied en water te verdeel om gasse soos waterstof, koolstofmonoksied of metaan te produseer, wat dan verwerk word om dit in chemikalieë om te skakel wat as brandstof gebruik kan word. Sodoende het die wetenskaplikes daarin geslaag om koolstofdioksied in koolstofmonoksied om te skakel, wat nodig is vir die Zviack-reaksie (Zviack).
Tweedens word mikrobes gebruik om koolstofdioksied in organiese materiaal om te skakel. Die gebruik van mikroörganismes (insluitend alge en bakterieë, ens.) om fotosintese uit te voer, ligenergie direk in chemiese energie om te skakel, en koolstofdioksied omskep in organiese materiaal soos suiker om biomassabrandstof te produseer. Navorsers gebruik byvoorbeeld alge om sonenergie en koolstofdioksied in olie en ander biomassa om te skakel om dinge soos biodiesel en biopetrol te maak.
Laastens word 'n chemiese reaksie gebruik om die koolstofdioksied in brandstof om te skakel. Navorsers gebruik byvoorbeeld termochemiese of elektrochemiese reaksies om koolstofdioksied in ammoniak of ander organiese stowwe om te skakel, wat dan verwerk kan word tot chemikalieë wat as brandstof gebruik kan word. Elektrochemiese reduksie word byvoorbeeld gebruik om koolstofdioksied om te skakel in formele sure of organiese stowwe soos mieresuur, wat dan verder gesintetiseer word in brandstof, ens.
2. Kan CO2 in ander dinge omgeskakel word?
Stowwe waarmee kan interkonverteer koolstofdioksied sluit plante, diere, mikroörganismes en sommige chemiese reaksies in.
Plante is die belangrikste omsetters van koolstofdioksied. Hulle sit koolstofdioksied om in organiese materiaal deur fotosintese, en verskaf dus die energie wat organismes benodig. Fotosintese is die proses waardeur plante water en koolstofdioksied uit die son se energie absorbeer, en dan die koolstofatome daarin gebruik om suikers en ander organiese materiaal te maak, terwyl suurstof vrygestel word. Hierdie organiese stowwe word deur plante gebruik as grondstowwe vir hul groei en voortplanting, en koolstofdioksied word ook deur plante vrygestel en sodoende die siklus van koolstofdioksied voltooi.
Diere en mikroörganismes kan ook koolstofdioksied in suurstof omskakel deur die respirasieproses, veral sommige mariene organismes, soos seewier, ens., hulle kan 'n groot hoeveelheid koolstofdioksied in organiese materiaal omskep en sodoende die mariene omgewing verander.
Daarbenewens kan sommige chemiese reaksies ook koolstofdioksied in ander stowwe omskakel. Verbrandende steenkool kan byvoorbeeld koolstofdioksied in swaeldioksied en water omskakel, en kalsiumkarbonaat kan koolstofdioksied omskep in kalsiumkarbonaat, wat gebruik kan word om materiale soos metale en sement te maak. Daarbenewens kan sommige chemiese reaksies ook koolstofdioksied omskakel in koolwaterstowwe, soos metaan, en dit vir verskeie doeleindes gebruik.
Ter opsomming, plante, diere, mikrobes en sommige chemiese reaksies is almal in staat om die omgewing te verander deur koolstofdioksied in ander stowwe om te skakel.
3. Kan ons CO2 terug omskep in steenkool?
In teorie is dit ook moontlik.
Waar het die steenkool vandaan gekom? Dit word geproduseer deur plante wat in die grond begrawe is. Die koolstofelement in plante kom soms van plante wat absorbeer koolstofdioksied in die lug en verander dit in organiese materiaal deur fotosintese. Daarom, vir dieselfde aantal mol koolstofatome, is die energie van koolstofdioksied laer as dié van steenkool. Daarom kan die reaksie van verbranding van steenkool om koolstofdioksied op te wek spontaan voortgaan wanneer die aanvanklike energie (soos ontsteking) bevredig is, maar die proses om koolstofdioksied in organiese materiaal te omskep kan nie spontaan voortgaan nie, en moet deur fotosintese gaan, en die energie kom van die son af.
As ons oor kunsmatige raffinering praat, kan ons fotosintese en steenkoolvormingsproses simuleer. Daar is egter geen ekonomiese voordeel nie.
4. Kan CO2 in aardgas omgeskakel word?
Ja, die chemiese metode verbruik baie energie, so die wins is die verlies werd.
Om bome te plant, die natuur te gebruik om te transformeer, neem lank en verg almal se langtermynpogings, en Z-F se ferm, konsekwente, praktiese en doeltreffende beleid om die plantegroei van die aarde te vergroot, nie te verminder nie. Nadat die plantegroei koolstofdioksied verteer het, deur die beweging van die aardkors, verander dit in olie, ens. soos in antieke tye.
Daar is ook 'n soort graan wat koolstofdioksied absorbeer, en direk alkohol en biogas uit graan en strooi produseer, wat ook 'n transformasie is
5. Wat gebeur wanneer koolstofdioksied en waterstof meng?
Koolstofdioksied en waterstof kan reageer om verskillende produkte te produseer onder verskillende reaksietoestande:
1. Koolstofdioksied en waterstof reageer by hoë temperatuur om koolstofmonoksied en water te vorm;
2. Koolstofdioksied en waterstof reageer onder hoë temperatuur en hoë druk om metaan en water te vorm. Metaan is die eenvoudigste organiese stof en die hoofkomponent van aardgas, biogas, putgas, ens., algemeen bekend as gas;
3. Koolstofdioksied en waterstof reageer by hoë temperatuur en voeg katalisator rutenium-fosfien-chroomverbinding by om metanol te produseer, wat die eenvoudigste versadigde monohidriese alkohol is en 'n kleurlose en vlugtige vloeistof met alkoholreuk is. Dit word gebruik om formaldehied en plaagdoders, ens. te vervaardig, en word gebruik as 'n ekstraksiemiddel vir organiese materiaal en 'n denaturant vir alkohol.
6. Omskakeling van koolstofdioksied in vloeibare brandstof
Chemici aan die Universiteit van Illinois het daarin geslaag om brandstof te skep uit water, koolstofdioksied en sigbare lig deur kunsmatige fotosintese. Deur koolstofdioksied in meer komplekse molekules soos propaan om te skakel, het groenenergie-tegnologie suksesvol vorentoe beweeg om oortollige koolstofdioksied te benut en sonenergie in die vorm van chemiese bindings te stoor vir gebruik gedurende periodes van lae sonlig en piekenergievraag.
Plante gebruik sonlig om die reaksie van water en koolstofdioksied aan te dryf om hoë-energie glukose te produseer om sonenergie te stoor. In die nuwe studie het die navorsers 'n kunsmatige reaksie ontwikkel deur elektronryke goue nanopartikels as 'n katalisator te gebruik om koolstofdioksied en water in brandstof om te skakel deur die sigbare groen lig wat plante in natuurlike fotosintese gebruik. Hierdie nuwe bevindinge is in die joernaal Nature Communications gepubliseer.
"Ons doel is om komplekse, vloeibare koolwaterstowwe uit oortollige koolstofdioksied en volhoubare energiebronne soos sonenergie te produseer," sê Prashant Jain, professor in chemie en studie mede-outeur. "Vloeibare brandstowwe is ideaal omdat dit versoenbaar is met gasvormige brandstowwe. Hulle is makliker, veiliger en meer ekonomies om te vervoer, en hulle is gemaak van langkettingmolekules met meer bindings, wat beteken dat hulle meer energiedig is."
In Jain se laboratorium het Sungju Yu, 'n postdoktorale navorser en die studie se eerste skrywer, 'n metaalkatalisator gebruik om groen lig te absorbeer en die elektrone en protone te vervoer wat nodig is vir die chemiese reaksie van koolstofdioksied en water, wat as chlorofil in natuurlike fotosintese optree.
Goue nanopartikels werk besonder goed as katalisators omdat hul oppervlaktes maklik met koolstofdioksiedmolekules reageer, wat ligenergie effektief absorbeer sonder om soos ander roesgevoelige metale af te breek, het Jain gesê.
Daar is baie maniere om die energie wat in die chemiese bindings van koolwaterstofbrandstowwe gestoor is vry te stel. Die eenvoudige en tradisionele manier om dit te verbrand, sal egter uiteindelik meer koolstofdioksied produseer, wat in die eerste plek teen die idee is om sonenergie op te vang en te berg, het Jain gesê.
"Daar is ander nie-tradisionele toepassings van koolwaterstowwe wat op hierdie manier gemaak word," het hy gesê. "Hulle kan stroom en spanning opwek om brandstofselle aan te dryf. Daar is baie laboratoriums regoor die wêreld wat werk aan hoe om hulle doeltreffender te maak." skakel die chemiese energie in koolwaterstowwe om in elektriese energie.”
