#碳中和##双碳目标##低碳##碳达峰#
【碳中和:凭“空”制出液态燃料】

“云里铜乌风作籁,天边金掌露成霜。”这句宋诗是对金铜仙人承露盘的生动描述,表明在古代人们就懂得从空气中“捕获”所需成分——水了。

两千多年后的今天,人们依然致力于研究如何有效利用空气。只不过如今的研究大大增加了科技含量,其中的趋势之一是注重空气中碳的转化与利用。例如,微藻生物固碳技术,利用空气中的二氧化碳生产燃料、化学品和食物等;二氧化碳甲烷化技术,通过金属催化,将二氧化碳转化为天然气,实现二氧化碳资源化利用。

今天,让我们关注——

瞄向空气中碳的转化利用

有人可能会问:为什么要重视空气中碳的转化和利用呢?这主要从两点考虑——

首先是从物质上看。作为碳基生命,生物都需要碳,所以很自然地想要把空气里的碳转化为食物。

其次是从能量上看。供能所需的有机物都含有碳,而它们释放能量后会变成二氧化碳散发到空气中。如果把这些二氧化碳再转化为储能物质,就可实现碳中和,即碳的收支相抵,减轻温室效应。

去年,中国科学家在实验室中首次实现从空气中的二氧化碳到淀粉分子的全合成,为应对粮食危机和气候变化提供了一条很有前景的策略。这是受光合作用启发,人类智慧对自然智慧的一种模仿。

无独有偶,近日瑞士苏黎世联邦理工学院的科研团队设计了一套利用阳光和空气直接生产液态烃或甲醇燃料的装置,为吸收和利用二氧化碳提供了又一条光明之路。

据顶级学术期刊《自然》杂志报道,这种装置在日常条件下运行,能在一天7小时的工作时间内生产32毫升甲醇。

众所周知,自然界有一条重要定律,那就是质量守恒。物质在化学反应过程中,原子种类不变,数目不增不减,只是发生重新结合,从一种连接方式转化为另一种连接方式。就像一个班级调换座位后重新划分小组一样,又进行重组,但班里的人没有变。

如果我们想要得到甲醇或其他液态烃类燃料,那么制备它们的原料也应含有同样元素,即碳、氢、氧。空气属于混合物,里面含有氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳以及其他物质。其中二氧化碳约占0.04%,水蒸气和其他杂质约占0.002%。

这就为以空气为原料生产液体燃料提供了可能:经由空气捕获装置收集和纯化,可得到较为纯净的二氧化碳(纯度98%)和水(污染物低于千万分之二)。

接下来的任务,就是把二氧化碳和水转化为燃料。

鉴于直接转化比较困难,一种权宜之计就是先把它们制备成合成气,即氢气和一氧化碳。这是制备许多化工原料的原料气。这套实验装置采用的方法是利用太阳能,驱动二氧化碳和水蒸气与三氧化二铈发生氧化还原反应,二氧化碳和水分别被还原为一氧化碳和氢气,而三氧化二铈被氧化为二氧化铈。氧化产物二氧化铈还可通过吸热,还原为氧气和三氧化二铈,便于再次循环利用。

市面上,三氧化二铈价格大约为1万元/吨,称不上昂贵,且可循环利用。合成气一氧化碳和氢气进入反应设备后,生成目的产物液态烃或甲醇,也就是空气燃料。

说到这里,大家或许会想到,二氧化碳合成淀粉的路线里,也有合成甲醇这一步,但那里用的是氢气还原,而这里用的是三氧化二铈还原。

“质”“量”兼优的能源利用方式

这条以空气为原料制备液态燃料的路线,理论上可行,实际上是否行得通呢?

首先让我们看一下产量。研究人员发现,该装置在正常工作条件下一天运行7小时,通过连续17次氧化还原循环,共获得96.2升的合成气。这些合成气,可在装置中进一步加工成甲醇。

装置测得的合成气单程摩尔转化率为27%,产生的甲醇纯度为65%。

剩余未转化的合成气经过6次循环转化后,最终总摩尔转化率为85%。一天运行7小时后,就得到了上述所提到的纯甲醇32毫升。这个产量的燃烧热和一盏功率为9瓦的日光灯照明15小时消耗的电量相当。

当然,这种设备并非只生产甲醇,通过选择具体的合成工艺,也可定制其他烃类燃料。

研究者认为,如果该项成果投入商业应用,将会创造巨大收益。例如,商业规模的太阳能燃料工厂可使用10个定日镜场,假设每个定日镜场收集100兆瓦的太阳辐射热能,系统总体效率为10%,那么每天就可生产95000升煤油,足够为一架载有325名乘客的空中客车提供从伦敦到纽约往返一趟的燃料。

这样看来,产量算是可观,那么这些燃料的质量如何呢?

我们和常规的航空燃料对比一下:目前生产航空煤油的常规方式是重油加氢裂化,产物中会不可避免地带有含硫化合物、含氮化合物、稠环芳烃、重金属等空气污染物。而通过该太阳能氧化还原装置生产出来的喷气燃料,通过燃烧测试表明,有害物质排放显著减少。相比之下,优势明显。另外,石油属于不可再生能源,而空气可源源不断地获取,从长远来看也更有前景。

在这个太阳能氧化还原装置里,二氧化碳和水在太阳能作用下会转化为液体燃料,而当液体燃料投入使用后又会生成二氧化碳和水。从物质角度考虑,碳排放和消耗相等,所以研究者称其为“碳中和的里程碑”。

从能量角度考虑,在燃料制备过程中,能量大多来自太阳能,而后续燃料燃烧又可根据需要转化为其他形式的能量。因此,这相当于间接利用了清洁能源。

面向未来发掘“清风”潜力

谈到这里,有人可能会质疑:为什么不直接制备氢气做燃料?这样就不再产生二氧化碳了呀!

其主要原因有两个:一是氢气作燃料,虽可减排,但不能吸收大气中已有的二氧化碳;二是限于目前的储氢技术,氢能在交通、家居等场景的普及还不现实。

其实,这项成果对未来最大的意义,并不是提供一个终极的能源生产方式,而是提供一个比较有性价比的固碳乃至碳中和手段,同时有望缓解碳氢燃料短缺且不可再生的危机。

此外,研究者算了一笔账:基于当前太阳能燃料系统的工作性能,空气捕获装置捕获量每年达到10万吨二氧化碳时,大约需要4500平方米的占地面积。假设系统总体效率为10%,那么这样一个太阳能燃料工厂每年将生产约3400万升燃料。相比之下,2019年全球航空煤油消耗量为4140亿升,若要完全满足全球需求,所有太阳能发电厂的总占地面积约为45000平方公里,相当于撒哈拉沙漠面积的0.5%。在人迹罕至的荒漠里,除了“大漠孤烟直,长河落日圆”的胜景之外,还可平添几分科技氛围。

这样看来,太阳能燃料系统原料易得、环境友好、占地面积并不大,似乎很容易推广。而实际上面临着诸多挑战:太阳能热化学燃料的初始投资成本很高,每升常规喷气燃料的成本通常不超过1美元,每升太阳能喷气燃料的成本却到了10美元。所以,其在短期内并不占优。

鉴于此,研究者拿出方案:呼吁政策支持,为第一代商用太阳能燃料发电工厂创造一个短期市场;实现自我提升,通过规模效应和流程优化,降低关键部件的生产成本,从而提升市场竞争力。

从质量守恒的角度来看,碳虽不会消失,但可转化为一种有益的存在形式,不管是淀粉还是燃料。这些转化途径都不是终极方式,也不是非此即彼。碳中和不会就此止步,未来会出现更多脱碳途径,各自发挥不同作用、适用不同条件。

“惟江上之清风,与山间之明月,耳得之而为声,目遇之而成色,取之无禁,用之不竭。是造物者之无尽藏也”。说出此话的北宋文学家苏轼尽管很有洞察力,但他或许想不到清风不仅能为“无米炊”,还能化作“万金油”。的确,到目前为止,我们还不知道二氧化碳究竟蕴藏着多大的转化潜力、存在多少种可能的用途。这一切,均取决于人类的想象力,这正是创新和改变的源泉。

#好物种草#Ruffo Research AW2000 by A.F. Vandervoorst Asymmetrical Zipped Perfecto Leather Jacket
Ruffo Research AW2000 by A.F. Vandervoorst 不对称拉链 Perfecto 皮夹克
自 1966 年以来,霸道的 Ruffo Corsi 品牌一直为 Jil Sander 等人的设计提供鞣制皮革,但在 1998 年扩展到以年轻人为中心的子公司,专门致力于突破这种奢侈动物副产品的界限。 自创立之初,该品牌就选择了一位设计师来临时指导和创作。 过去任命的包括 Helmut Lang、A.F. Vandevoorst、Riccardo Tisci 和 Haider Ackermann。
这款柔软的黑色皮革定制骑手夹克在衣领处有两个不对称的 Lampo 拉链,让人联想到为 Raf 主线系列制作的尼龙和棉质骑手夹克。 单品正面饰有超大尖领和加固的倾斜贴边口袋。 内部采用绗缝衬里。

#聚焦市委经济工作会议# 【杨洪涛到肥城市、岱岳区参加重点项目开工仪式】起步就是冲刺,开局就是决战。近期,泰安市委十一届十四次全体会议和市委经济工作会议相继召开,全市上下备受鼓舞、倍感振奋、倍增干劲,紧紧围绕“登高望远、奋力争先”工作要求,拉开了新年项目建设大幕。1月10日,肥城市蔚蓝碳中和科技产业园和岱岳区航能环保设备制造项目相继开工,市委书记杨洪涛赴两个项目现场出席开工仪式并为项目培土奠基。

活动期间,杨洪涛现场察看项目展板,听取有关情况汇报,叮嘱(县市区)主要负责同志和各相关部门、建设单位要以这次项目开工为契机,只争朝夕、大干快上,全力以赴推动项目建设往前赶、争主动,同时要求项目建设必须强化效率意识、质量意识、安全意识,精心组织、科学施工,倒排工期、挂图作战,确保把项目建成精品工程、标杆工程、样板工程。

肥城市蔚蓝碳中和科技产业园是肥城市落实“工业强市”战略、倾力打造工业地产板块的一个重要抓手,项目总投资13亿元,规划占地面积442亩,采用绿色低碳的空间布局,在降低建筑能耗的同时,结合建筑立面及屋面设置太阳能光伏发电系统,利用生产生活用能波峰波谷的规律,采用储能和与城市电力并网措施,达到最大化利用新能源的目的。未来,项目致力于电动汽车电池新材料的研发及成果转化,并为入园创业团队提供立项研发、中试生产、融资上市等全链条服务,建成后将达到百亿级产业规模。

岱岳区航能环保设备制造项目由中国航天科技集团下属公司西安航天源动力工程有限公司投资建设。项目计划投资12亿元,占地面积117亩,项目主要从事危废处理设备生产制造、危废处理综合服务等,规划建设标准工业厂房、实验楼、综合办公楼及其他辅助设施。项目产品是中国航天科技集团军民融合技术转化的产物,利用液体火箭发动机喷雾、燃烧、传热和系统等技术,年产等离子体气化危废处理设备600余套。项目全部达产后预计年销售收入20亿元、税收过亿元。

市委常委、秘书长李灿玉,市委常委、副市长宋洪银参加活动。(泰安日报社·最泰安全媒体记者 张隆德 司刚)


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • “从我们目前掌握的证据来看,这次灭绝是迅速的,而不是渐进的——它仅仅发生在几个沉积物样本之中。研究人员表示,尤其令人担忧的是,人类对鲨鱼的威胁比其他海洋物种更大
  • Le marché nocturne de Hotan est l'endroit idéal pour découvrir la vraie gastrono
  • #王源[超话]##写给王源的甜品情书[超话]##唯爱王源[超话]#“我希望他名满天下 我希望他前程似锦 我希望他站在顶端手握世界 我希望他成为所有人的梦想 但是
  • 而我们得闻佛法的机会,就类似盲龟的头进入牛轭孔的机率,是少之又少啊!”就《大悲咒》的“相貌”观世音菩萨予以启导:“大慈悲心是;平等心是;无为心是;无染着心是;空
  • #星座运势# #星座命理# 整体运势内心的平静让你能用平和的心态对待感情,一切顺其自然,倒也能水到渠成;工薪阶层福利待遇可望提高,投资也会有不错收获;显得独断
  • 张女士的采访摘要如下:1、首次出示30分钟行车数据,质疑电机扭矩等关键数据并未提供2、再次否认车辆超速,车辆减速是因为被撞击3、车祸当日为晴天,连续撞击两辆车4
  • 这,就是中国的“90後”↓↓近日,英国媒体就关注到了中国这个群体。近日,英国媒体就关注到了中国这个群体。
  • 索玛花志愿者老师,你们是在另外一个战场上,帮助我们的孩子们,这是大爱,你们和我们的战士一样伟大!❤️❤️❤️大凉山来了一位将军伯伯,[鲜花][鲜花][鲜花][鲜
  • 爱着你呢,你跳跃在我诗词的平仄里,体味着爱的况味清欢,在韵脚里感动着自己,把脉脉此情倾诉,写就无以为寄的诗篇,遥望天边。爱着你呢,你匍匐在我五彩斑斓的梦里,落英
  • 春天的遛娃日适|#九宫格日记# 六一晒娃九宫格|宝宝拍照姿势‖礼物‖周末出游晒娃大军|九宫格亲子时光|周末出游|日常晒娃文案|适合周末晒娃拍照素材|日常晒娃假期
  • 死者父亲罗军对记者表示,其在6月1日收到娄底区娄星区人民法院的立案通知书,案件将于6月21日开庭。上述两则裁定书显示,申请人昆山巨星汀奢电子商务有限公司于202
  • 收稿方向: 1.材料科学:化工材料、感光材料、新能源材料、数码成像材料、印刷材料、光学材料、磁介质等有关材料的工艺及应用的稿件;2.信息技术:影像信息、数字化技
  • 以后能一直有你在场上的比赛看就足够了,这是一种享受一种精神寄托,希望看到老詹健康的一直打下去,等着父子同台呢。这次在面试班接触到了很多名校优校毕业生,给我的感觉
  • 根据文旅部发布的数据,今年的“五一”小长假,5月1日至5日,全国累计接待国内游客1.15亿人次,累计实现国内旅游收入475.6亿元,与去年相比,在疫情常态化防控
  • ”他发狠的加重力度,“不,你和她们当然不一样,她们要我的钱,而你……要我的命。”她冷笑,“你以为,我和她们一样肤浅?
  • 他原本打算在季后赛阶段复出,由于新冠疫情来袭,CBA被迫停赛,周鹏也得到了更多的康复时间。即便身高、体重都和对方的范子铭存在差距,但周鹏在内线对范子铭的几次防守
  • 这才开始戴牙套的,现在不管是从正面看还是侧面看,颜值都高了很多 对于整牙不清楚的小伙伴,都可以问@牙齿矫正攻略 或是在评论区自助查询哟 #北京牙齿矫正/上海牙齿
  • #全国民宿招聘[超话]#肇庆民宿招聘来了民宿简介:10间客房,房价368~688职位:民宿管家一名任职要求:(1)男女不限,中专及以上学历,年龄22~40周岁以
  • 三、无肉不欢,荤菜系列#SlimFast代餐粉# 我的评分:[星星][星星][星星][星星][星星]#我的国潮范儿# #我爱国潮物# 最近的日常~上班工作,下班
  • 然而,我和女友都比较保守,同居的第一天晚上,我们什么事情都没有发生,因为我们内心需要有一个过渡期。我们俩都很兴奋,因为我们的关系可以有进一步的发展。