由于工业的发达 ， 越来越多国家对于减少碳排放要求和需求增加 。 目前美国成功研发出一种能够实现碳排放净负值的机器 ， 可将捕捉到的碳元素转变成乙烯 ， 用于工业 。
乙烯常被用于制作成塑胶、包装袋、农业用品和汽车零件上 。 另外 ， 汽车用的防冻剂、医疗消毒器和乙烯基类壁板或建材等物品 ， 皆会使用到乙烯 。
美国伊利诺伊大学芝加哥分校（University of Illinois Chicago ， UIC）的科学家们 ， 首次研制出将碳捕捉系统与乙烯转换系统合成的机器 。 虽然该机器依靠电力运行 ， 但从环境中去除的碳元素 ， 远高于它用电所产生的碳 ， 达到了科学家认为的碳排放净负值 。 相关论文11月底发表在《能源与环境科学》杂志期刊上 。
实验中 ， 为了从空气或排烟管中捕获碳元素 ， 研发人员在第一个系统中使用廉价的材料 ， 修改了一个标准的人造树叶系统 ， 在带电的膜上加入了干燥和潮湿两面 。
他们把铜（Cu）网作为阴极 ， 碳纸作为阳极 。 铜网作为干燥面 ， 并涂上含有乙二醇和氢氧化胆碱（ChOH）的1.25 M KOH饱和溶液组成有机溶剂 ， 可以让二氧化碳（CO 2）更容易附着在上面 ， 中间再放一层阴离子交换膜（AEM）分离有机溶液和水溶液 ， 让膜上形成碳酸氢盐或小苏打 。
随着碳酸氢盐的形成 ， 这些带负电的阴离子会透过AEM膜与潮湿面水溶液中的碳酸氢钾（KHCO3）、氯化钾（KCl）与带电的碳离子进行交换 ， 让溶液将碳酸氢盐溶解后 ， 释放出二氧化碳 。
实验团队还使用第二个系统 ， 将这些捕获的二氧化碳转化为乙烯 。 他们用铜包铝网作为阴极 ， 同时使用银/氯化银与铂（白金）组合一起作为阳极 ， 并且通电 ， 而中间依然用AEM透析薄膜作为间隔 。
带电的催化剂将水分子中的带电氢离子吸入后被透析薄膜隔开 ， 最后与二氧化碳中的带电碳离子结合形成乙烯 。 他们将两套系统合为一体 ， 最终形成了二氧化碳捕获和还原循环 ， 并且共享电解质 ， 达到有效利用电解质的目的 。
另外 ， 他们发现运转该机器时 ， 电解质溶液的pH值会先快速下降 ， 之后再提升 ， 并稳定在一个pH值上 。 这代表溶液中有二氧化碳溶解 ， 导致pH值快速下降；而去除二氧化碳时 ， pH值会上升 ， 因此可以透过监测含电解质溶液的pH值来确定机器是否正常运转 。
伊利诺伊大学在报导中提到 ， 为了测试两套系统集成效果 ， 研究人员制作了一个100平方厘米的两种电极的膜 ， 形成电渗透装置 ， 从排烟管中捕获碳 ， 并将其液压连接到1平方厘米的电解槽以生产乙烯 。
他们让该装置整整运转了7天 。 系统表现稳定 ， 能每天捕捉24克的碳元素 ， 并以每天188毫克的速度生产乙烯 。 由于该系统采用模块化、可堆叠的设计 ， 使系统可以轻松地按比例放大和缩小 ， 因此能制造更多的乙烯 ， 且效率会更好 。
伊利诺伊大学芝加哥分校化学工程系助理教授米内什·辛格（Meenesh Singh）对伊利诺伊大学新闻社表示 ， “我们的下一个目标是扩大碳捕获和转化集成系统 ， 以更高的速度捕获碳元素和生产更多的乙烯 。 ”
他还表示 ， “这是首次展示碳排放净负值的全电集成系统 ， 可从污染物中捕获碳并创造高价值资源 ， 达到碳循环的一个重要里程碑” 。
【美研发新技术 可将空气中的二氧化碳转换成乙烯】他补充说 ， “目前迫切需要开发高效的综合碳捕获和转化技术 ， 可以减少碳排放 。 由于碳捕获和转化系统大多用于高密度能源产业 。 这种一体式的系统 ， 有效减少了运输和储存的需求 ， 因此提高来能源使用效率 。 ”
推荐阅读
- 中科院否认司马南称何祚庥染疫无人问津一事，是司马南造谣了？
- “太平间里竟传出孩子一阵阵的哭声？”
- 南京|我国全域旅游最好的三座城市，你去过几座？
- 当年出资340亿救王健林，豪掷200亿给恒大渡难关，如今落难无人帮
- 2011年，江苏一男子与妻子吵架后却离奇失踪，凶手：已经成了碎肉
- 2018年云南缉查点扣下12根汽车传动轴，警方锯开后，2人被判死刑
- 凉凉！南京一外卖小哥逆行撞上劳斯莱斯 网友：几年外卖白送了
- 南京医生打人事件：男子信息被扒，家属下跪道歉，有个细节不一般
- 胡鑫宇家人返回老家，网友认为受到了外界威胁，许敏值得胡家学习