Kan koldioxid omvandlas till bränsle?
1. Hur omvandlar man CO2 till bränsle?
Först, att använda solenergi för att konvertera koldioxid och vatten till bränsle. Forskare använder solenergi för att splittra koldioxid och vatten för att producera gaser som väte, kolmonoxid eller metan, som sedan bearbetas för att omvandla dem till kemikalier som kan användas som bränsle. På så sätt har forskarna lyckats omvandla koldioxid till kolmonoxid, som krävs för Zviack-reaktionen (Zviack).
För det andra används mikrober för att omvandla koldioxid till organiskt material. Använda mikroorganismer (inklusive alger och bakterier etc.) för att utföra fotosyntes, omvandla ljusenergi direkt till kemisk energi och omvandla koldioxid till organiskt material som socker för att producera biobränsle. Till exempel använder forskare alger för att omvandla solenergi och koldioxid till olja och annan biomassa för att göra saker som biodiesel och biobensin.
Slutligen används en kemisk reaktion för att omvandla koldioxiden till bränsle. Till exempel använder forskare termokemiska eller elektrokemiska reaktioner för att omvandla koldioxid till ammoniak eller andra organiska ämnen, som sedan kan bearbetas till kemikalier som kan användas som bränsle. Till exempel används elektrokemisk reduktion för att omvandla koldioxid till formella syror eller organiska ämnen som myrsyra, som sedan syntetiseras vidare till bränslen etc.
2. Kan CO2 omvandlas till annat?
Ämnen som kan interkonvertera med koldioxid inkluderar växter, djur, mikroorganismer och vissa kemiska reaktioner.
Växter är de viktigaste omvandlarna av koldioxid. De omvandlar koldioxid till organiskt material genom fotosyntes, vilket ger den energi som organismer behöver. Fotosyntes är den process genom vilken växter absorberar vatten och koldioxid från solens energi och sedan använder kolatomerna i dem för att göra sockerarter och annat organiskt material, samtidigt som de frigör syre. Dessa organiska ämnen används av växter som råmaterial för deras tillväxt och reproduktion, och koldioxid frigörs också av växter, vilket fullbordar koldioxidens kretslopp.
Djur och mikroorganismer kan också omvandla koldioxid till syre genom andningsprocessen, speciellt vissa marina organismer, såsom tång etc., de kan omvandla en stor mängd koldioxid till organiskt material och därigenom förändra den marina miljön.
Dessutom kan vissa kemiska reaktioner också omvandla koldioxid till andra ämnen. Till exempel kan förbränning av kol omvandla koldioxid till svaveldioxid och vatten, och kalciumkarbonat kan omvandla koldioxid till kalciumkarbonat, som kan användas för att tillverka material som metaller och cement. Dessutom kan vissa kemiska reaktioner också omvandla koldioxid till kolväten, såsom metan, och använda dem för olika ändamål.
Sammanfattningsvis kan växter, djur, mikrober och vissa kemiska reaktioner alla förändra miljön genom att omvandla koldioxid till andra ämnen.
3. Kan vi omvandla CO2 tillbaka till kol?
I teorin är det också möjligt.
Var kom kolet ifrån? Det produceras av växter begravda i marken. Kolelementet i växter kommer ibland från att växter absorberar koldioxid i luften och omvandlar dem till organiskt material genom fotosyntes. Därför, för samma antal mol kolatomer, är energin för koldioxid lägre än för kol. Därför, i naturen, kan reaktionen av att bränna kol för att generera koldioxid fortgå spontant när den initiala energin (som antändning) är tillfredsställd, men processen att omvandla koldioxid till organiskt material kan inte fortgå spontant, och måste passera genom fotosyntesen, och energin kommer från solen.
Om vi talar om artificiell raffinering kan vi simulera fotosyntes och kolbildningsprocess. Det finns dock ingen ekonomisk fördel alls.
4. Kan CO2 omvandlas till naturgas?
Ja, den kemiska metoden drar mycket energi, så vinsten är värd förlusten.
Att plantera träd, använda naturen för att omvandla, tar lång tid och kräver allas långsiktiga ansträngningar, och Z-F:s fasta, konsekventa, praktiska och effektiva policy för att öka jordens vegetation, inte minska den. Efter att växtligheten förbrukar koldioxid, genom jordskorpans rörelse, förvandlas den till olja etc. som i forna tider.
Det finns också en sorts spannmål som tar upp koldioxid, och direkt producerar alkohol och biogas från spannmål och halm, vilket också är en omvandling
5. Vad händer när koldioxid och väte blandas?
Koldioxid och väte kan reagera för att producera olika produkter under olika reaktionsförhållanden:
1. Koldioxid och väte reagerar vid hög temperatur och bildar kolmonoxid och vatten;
2. Koldioxid och väte reagerar under hög temperatur och högt tryck och bildar metan och vatten. Metan är det enklaste organiska ämnet och huvudkomponenten i naturgas, biogas, gropgas, etc., allmänt känd som gas;
3. Koldioxid och väte reagerar vid hög temperatur och tillsätter katalysatorn rutenium-fosfin-kromförening för att producera metanol, som är den enklaste mättade envärda alkoholen och är en färglös och flyktig vätska med alkohollukt. Det används för att producera formaldehyd och bekämpningsmedel, etc., och används som ett extraktionsmedel för organiskt material och ett denatureringsmedel för alkohol.
6. Omvandla koldioxid till flytande bränslen
Kemister vid University of Illinois har lyckats skapa bränsle från vatten, koldioxid och synligt ljus genom artificiell fotosyntes. Genom att omvandla koldioxid till mer komplexa molekyler som propan, har grön energiteknik framgångsrikt gått framåt för att utnyttja överskott av koldioxid och lagra solenergi i form av kemiska bindningar för användning under perioder med lågt solljus och hög energibehov.
Växter använder solljus för att driva reaktionen av vatten och koldioxid för att producera högenergiglukos för att lagra solenergi. I den nya studien utvecklade forskarna en artificiell reaktion med hjälp av elektronrika guldnanopartiklar som katalysator för att omvandla koldioxid och vatten till bränsle med hjälp av det synliga gröna ljuset som växter använder i naturlig fotosyntes. Dessa nya rön publicerades i tidskriften Nature Communications.
"Vårt mål är att producera komplexa, flytande kolväten från överskott av koldioxid och hållbara energikällor som solenergi", säger Prashant Jain, professor i kemi och medförfattare till studien. "Flytande bränslen är idealiska eftersom de är kompatibla med gasformiga bränslen. De är enklare, säkrare och mer ekonomiska att transportera, och de är gjorda av långkedjiga molekyler med fler bindningar, vilket innebär att de är mer energitäta."
I Jains labb använde Sungju Yu, en postdoktor och studiens första författare, en metallkatalysator för att absorbera grönt ljus och transportera de elektroner och protoner som behövs för den kemiska reaktionen av koldioxid och vatten, som fungerar som klorofyll i naturlig fotosyntes.
Guldnanopartiklar fungerar särskilt bra som katalysatorer eftersom deras ytor reagerar lätt med koldioxidmolekyler, effektivt absorberar ljusenergi utan att bryta ner som andra rostbenägna metaller, sa Jain.
Det finns många sätt att frigöra energin som lagras i de kemiska bindningarna av kolvätebränslen. Men det enkla och traditionella sättet att bränna det skulle sluta producera mer koldioxid, vilket går emot idén om att fånga och lagra solenergi i första hand, sa Jain.
"Det finns andra icke-traditionella tillämpningar av kolväten gjorda på detta sätt," sade han. "De kan generera ström och spänning för att driva bränsleceller. Det finns många labb runt om i världen som arbetar med hur man kan göra dem mer effektiva." omvandla den kemiska energin i kolväten till elektrisk energi."
