Vai oglekļa dioksīdu var pārvērst degvielā?
Pirmkārt, izmantojot saules enerģiju, lai pārveidotu oglekļa dioksīds un ūdeni degvielā. Pētnieki izmanto saules enerģiju, lai sadalītu oglekļa dioksīdu un ūdeni, lai iegūtu tādas gāzes kā ūdeņradis, oglekļa monoksīds vai metāns, kas pēc tam tiek apstrādāti, lai pārvērstu tos ķīmiskās vielās, kuras var izmantot kā degvielu. Tādā veidā zinātniekiem izdevies oglekļa dioksīdu pārvērst oglekļa monoksīdā, kas nepieciešams Zviack reakcijai (Zviack).
Otrkārt, mikrobi tiek izmantoti oglekļa dioksīda pārvēršanai organiskā vielā. Izmantojot mikroorganismus (tostarp aļģes un baktērijas utt.), lai veiktu fotosintēzi, pārvērstu gaismas enerģiju tieši ķīmiskajā enerģijā un pārvērstu oglekļa dioksīdu organiskā vielā, piemēram, cukurā, lai ražotu biomasas degvielu. Piemēram, pētnieki izmanto aļģes, lai pārvērstu saules enerģiju un oglekļa dioksīdu eļļā un citā biomasā, lai iegūtu tādas lietas kā biodīzeļdegviela un biobenzīns.
Visbeidzot, tiek izmantota ķīmiska reakcija, lai oglekļa dioksīdu pārvērstu degvielā. Piemēram, pētnieki izmanto termoķīmiskas vai elektroķīmiskas reakcijas, lai oglekļa dioksīdu pārvērstu amonjakā vai citās organiskās vielās, ko pēc tam var pārstrādāt ķīmiskās vielās, kuras var izmantot kā degvielu. Piemēram, elektroķīmisko reducēšanu izmanto, lai oglekļa dioksīdu pārvērstu formālās skābēs vai organiskās vielās, piemēram, skudrskābē, kuras pēc tam tālāk sintezē degvielā utt.
2. Vai CO2 var pārvērst citās lietās?
Vielas, kas var savstarpēji pārveidoties ar oglekļa dioksīds ietver augus, dzīvniekus, mikroorganismus un dažas ķīmiskas reakcijas.
Augi ir vissvarīgākie oglekļa dioksīda pārveidotāji. Tie fotosintēzes ceļā pārvērš oglekļa dioksīdu organiskā vielā, tādējādi nodrošinot organismiem nepieciešamo enerģiju. Fotosintēze ir process, kurā augi absorbē ūdeni un oglekļa dioksīdu no saules enerģijas, pēc tam izmanto tajos esošos oglekļa atomus cukuru un citu organisko vielu ražošanai, vienlaikus atbrīvojot skābekli. Šīs organiskās vielas augi izmanto kā izejvielas savai augšanai un vairošanai, un ogļskābās gāzes izdala arī augi, tādējādi pabeidzot oglekļa dioksīda ciklu.
Dzīvnieki un mikroorganismi var pārvērst oglekļa dioksīdu skābeklī arī elpošanas procesā, jo īpaši daži jūras organismi, piemēram, jūraszāles utt., Viņi var pārvērst lielu daudzumu oglekļa dioksīda organiskā vielā, tādējādi mainot jūras vidi.
Turklāt dažas ķīmiskās reakcijas var arī pārvērst oglekļa dioksīdu citās vielās. Piemēram, ogļu dedzināšana var pārvērst oglekļa dioksīdu sēra dioksīdā un ūdenī, un kalcija karbonāts var pārvērst oglekļa dioksīdu kalcija karbonātā, ko var izmantot tādu materiālu kā metālu un cementa ražošanai. Turklāt dažas ķīmiskās reakcijas var arī pārvērst oglekļa dioksīdu par ogļūdeņražiem, piemēram, metānu, un izmantot tos dažādiem mērķiem.
Rezumējot, augi, dzīvnieki, mikrobi un dažas ķīmiskās reakcijas spēj mainīt vidi, pārvēršot oglekļa dioksīdu citās vielās.
3. Vai mēs varam pārvērst CO2 atpakaļ oglēs?
Teorētiski tas arī ir iespējams.
No kurienes radās ogles? To ražo augi, kas aprakti zemē. Oglekļa elements augos dažkārt rodas no augu absorbcijas oglekļa dioksīds gaisā un fotosintēzes ceļā pārvēršot tos organiskās vielās. Tāpēc tādam pašam oglekļa atomu molu skaitam oglekļa dioksīda enerģija ir zemāka nekā oglēm. Tāpēc dabā ogļu degšanas reakcija, lai radītu oglekļa dioksīdu, var noritēt spontāni, kad ir apmierināta sākotnējā enerģija (piemēram, aizdegšanās), bet oglekļa dioksīda pārvēršanas organiskā vielā process nevar notikt spontāni, un tam ir jāiziet cauri fotosintēzei, un enerģija nāk no saules.
Ja mēs runājam par mākslīgo attīrīšanu, mēs varam simulēt fotosintēzi un ogļu veidošanās procesu. Taču ekonomiska labuma nav vispār.
4. Vai CO2 var pārvērst dabasgāzē?
Jā, ķīmiskā metode patērē daudz enerģijas, tāpēc ieguvums ir zaudējumu vērts.
Koku stādīšana, izmantojot dabu transformācijai, aizņem ilgu laiku un prasa ikviena ilgtermiņa pūles, kā arī Z-F stingru, konsekventu, praktisku un efektīvu politiku, lai palielinātu zemes veģetāciju, nevis to samazinātu. Pēc tam, kad veģetācija patērē ogļskābo gāzi, zemes garozai kustoties, tā kā senatnē pārvēršas eļļā utt.
Ir arī graudu veids, kas absorbē oglekļa dioksīdu un tieši ražo spirtu un biogāzi no graudiem un salmiem, kas arī ir transformācija
5. Kas notiek, ja oglekļa dioksīds un ūdeņradis sajaucas?
Oglekļa dioksīds un ūdeņradis var reaģēt, veidojot dažādus produktus dažādos reakcijas apstākļos:
1. Oglekļa dioksīds un ūdeņradis reaģē augstā temperatūrā, veidojot oglekļa monoksīdu un ūdeni;
2. Oglekļa dioksīds un ūdeņradis reaģē augstā temperatūrā un augstā spiedienā, veidojot metānu un ūdeni. Metāns ir visvienkāršākā organiskā viela un galvenā dabasgāzes, biogāzes, bedres gāzes utt. sastāvdaļa, ko parasti sauc par gāzi;
3. Oglekļa dioksīds un ūdeņradis reaģē augstā temperatūrā un pievieno katalizatora rutēnija-fosfīna-hroma savienojumu, lai iegūtu metanolu, kas ir vienkāršākais piesātinātais vienvērtīgais spirts un ir bezkrāsains un gaistošs šķidrums ar spirta smaku. To izmanto formaldehīda un pesticīdu uc ražošanai, kā arī organisko vielu ekstraktoru un spirta denaturantu.
6. Oglekļa dioksīda pārvēršana šķidrā kurināmā
Ilinoisas universitātes ķīmiķiem ir izdevies mākslīgās fotosintēzes ceļā radīt degvielu no ūdens, oglekļa dioksīda un redzamās gaismas. Pārvēršot oglekļa dioksīdu sarežģītākās molekulās, piemēram, propānā, zaļās enerģijas tehnoloģija ir veiksmīgi virzījusies uz priekšu, lai izmantotu lieko oglekļa dioksīdu un uzglabātu saules enerģiju ķīmisko saišu veidā, lai to izmantotu zema saules gaismas un maksimālā enerģijas pieprasījuma periodos.
Augi izmanto saules gaismu, lai vadītu ūdens un oglekļa dioksīda reakciju, lai ražotu augstas enerģijas glikozi, lai uzglabātu saules enerģiju. Jaunajā pētījumā pētnieki izstrādāja mākslīgu reakciju, izmantojot ar elektroniem bagātas zelta nanodaļiņas kā katalizatoru, lai pārvērstu oglekļa dioksīdu un ūdeni degvielā, izmantojot redzamo zaļo gaismu, ko augi izmanto dabiskajā fotosintēzē. Šie jaunie atklājumi tika publicēti žurnālā Nature Communications.
"Mūsu mērķis ir ražot sarežģītus, sašķidrināmus ogļūdeņražus no liekā oglekļa dioksīda un ilgtspējīgiem enerģijas avotiem, piemēram, saules enerģijas," sacīja Prashant Jain, ķīmijas profesors un pētījuma līdzautors. "Šķidrās degvielas ir ideālas, jo tās ir saderīgas ar gāzveida degvielu. Tās ir vieglāk, drošākas un ekonomiskākas transportējamas, un tās ir izgatavotas no garu ķēžu molekulām ar vairāk saišu, kas nozīmē, ka tās ir enerģijas blīvākas."
Džeina laboratorijā Sungju Yu, pēcdoktorantūras pētnieks un pētījuma pirmais autors, izmantoja metāla katalizatoru, lai absorbētu zaļo gaismu un transportētu elektronus un protonus, kas nepieciešami oglekļa dioksīda un ūdens ķīmiskajai reakcijai, darbojoties kā hlorofils dabiskajā fotosintēzē.
Zelta nanodaļiņas īpaši labi darbojas kā katalizatori, jo to virsmas viegli reaģē ar oglekļa dioksīda molekulām, efektīvi absorbējot gaismas enerģiju, nesadaloties tāpat kā citi metāli, kas ir pakļauti rūsai, sacīja Džeins.
Ir daudzi veidi, kā atbrīvot enerģiju, kas uzkrāta ogļūdeņražu degvielas ķīmiskajās saitēs. Tomēr vienkāršais un tradicionālais sadedzināšanas veids galu galā radītu vairāk oglekļa dioksīda, kas ir pretrunā ar ideju par saules enerģijas uztveršanu un uzglabāšanu, sacīja Džeins.
"Ir arī citi netradicionāli ogļūdeņražu lietojumi, kas izgatavoti šādā veidā," viņš teica. "Tie var radīt strāvu un spriegumu, lai darbinātu kurināmā elementus. Visā pasaulē ir daudzas laboratorijas, kas strādā pie tā, kā padarīt tās efektīvākas." pārvērst ķīmisko enerģiju ogļūdeņražos elektroenerģijā.
