Terraform Industries首次实现将电力和空气转化为合成天然气

Terraform Industries首次实现将电力和空气转化为合成天然气 Terraform工业公司的解决方案不是减少人类对碳氢化合物的依赖这是不可能的，也是不可取的，或者两者兼而有之而是通过一个名为Terraformer的系统，利用电力和空气来生产这种资源。今天，这家初创公司宣布，它已投入使用一台 Terraformer 演示器，并首次生产出合成天然气。Terraformer 大约有两个集装箱大小，由三个子系统组成：一个电解器，用于将太阳能转化为氢气；一个直接空气捕获系统，用于捕获二氧化碳；以及一个化学反应器，用于吸收这两种输入，生产管道级合成天然气。整个设备针对一兆瓦太阳能电池阵列进行了优化。公司首席执行官凯西-汉德默承认，公司的技术并非"彻底原创"。例如，电解和萨巴蒂尔化学反应器都是广为人知的工艺。但该公司能够对工艺进行创新，包括建立其专有的直接空气捕集系统，并使所有这些系统都能与可变能源太阳能协同工作。因此，尽管任何特定的子系统都可以追溯到十九世纪或二十世纪，但整个工艺却是全新的。图片来源：Terraform IndustriesTerraform Industries其结果是相当程度上降低了成本：Terraform 称，其系统将清洁电力转化为氢气的成本低于每公斤氢气 2.50 美元（目前，绿色氢气的价格为每公斤 5-11 美元）。直接空气捕集系统过滤二氧化碳的成本也低于每吨 250 美元，该公司在一份声明中表示，这是一项世界纪录。这家初创公司表示，已经在进行改进，以进一步降低价格，确保其合成天然气的成本与传统来源的液化天然气持平。这在很大程度上取决于大量（很多很多）廉价太阳能的建设，以及每年数千台 Terraformer 的必要生产。事实上，虽然汉德默尔是一位雄心勃勃的思想家，但如果认为他的头脑还停留在云端，那就大错特错了。他清楚地意识到，如果没有强有力的商业案例作为支撑，Terraform 的计划将无疾而终。他说："我们一直在推动这样一个想法，那就是，解决气候问题的许多很酷的技术从根本上说不属于资本主义的范畴，因为它们不赚钱。实际上，这些技术消耗的资金比赚到的钱还要多。这使得它们很难推广。但是，如果你能想出一些办法，使赚的钱比用的钱多，那么你就进入了资本主义的范畴。这只是一个资金自然流向的系统。这才是关键所在。"总部位于加利福尼亚州伯班克的 Terraform 公司已与两家未具名的公用事业公司达成协议，向其出售所生产的少量天然气，尽管最初的产量很低，但"这是非常关键的一步"，汉德默尔说。"这表明我们生产的天然气符合他们的标准。"该公司正在就独立电解器的原型设计或作为独立产品销售，以及制造甲烷以外的液体燃料进行讨论。Terraform 还在接受首批生产型 Terraformer 的预订最终目标是扩大工厂规模，为改造世界能源系统提供支持。 ... PC版： 手机版：

低成本凝胶薄膜可从沙漠空气中提取饮用水

低成本凝胶薄膜可从沙漠空气中提取饮用水 世界上超过三分之一的人口生活在干旱地区，这些地区经历着严重的水资源短缺。德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家和工程师已经开发出一种解决方案，可以帮助这些地区的人们获得清洁的饮用水。 该团队开发了一种低成本的凝胶薄膜，即使在最干燥的气候下也能从空气中提取水。促进这种反应的材料每公斤仅需 2 美元，在相对湿度低于 15% 的地区，每公斤每天可生产 >6 升水，在相对湿度高达 30% 的地区可以生产 13 升。 这项研究建立在该团队以前的突破之上。该团队曾研究得到了，以及应用该技术创造。然而，这些技术是为相对高湿度的环境设计的。 「这项新工作是关于人们可以用来在地球上最热、最干燥的地方获得水的实际解决方案」，科克雷尔工程学院沃克机械工程系的材料科学和机械工程教授于桂华（音）说。「这可以让数百万无法持续获得饮用水的人，在家里拥有简单的、可以轻松操作的产水装置」。 研究结果发布在上。

可持续工艺将污水污泥转化为高价值活性炭

可持续工艺将污水污泥转化为高价值活性炭 近年来，热解（在惰性气氛中对材料进行高温热分解）作为一种将污水污泥转化为有价值的活性炭的方法，引起了人们的兴趣。由于在这一过程是否可行的问题上还存在很大的知识空白，因此研究人员从这里入手。研究人员使用通过生物工艺（利用微生物净化废水）处理过的原污水污泥，首先在炉子里烘干污泥，去除其中的高水分。然后，将干燥后的产品在研磨机中研磨成粉末，并与活化剂混合。活化剂可激活或加速热化学反应，对于从污水污泥中获得活性炭至关重要。研究人员选择了氢氧化钾（KOH），因为它成本低、无污染，并尝试使用较低的比例，使该工艺更具可持续性，减少资源消耗、环境污染和最终生产成本。活化后，污泥粉末在无氧条件下进行热解碳化，然后加入盐酸处理，净化并消除某些矿物质。研究人员对污泥与 KOH 的不同混合比例、热解时间和温度目标进行了研究，以确定从污泥中生产高比表面活性炭的最佳方法。研究人员发现，将 KOH 的用量至少减少 50%，污泥与 KOH 的比例为 3:1，最高温度为 800 °C（1,472 °F）是最佳选择，每公斤（2.2 磅）污水污泥可产生 0.63 公斤（1.3 磅）活性炭。这也使得活性炭更加多孔，含碳量更高（62%）。由于活性炭用于空气和水的净化、气味控制和贵金属回收，其多孔性质非常重要，因为它能提高活性炭吸附气体和液体中化学物质的能力。该研究的通讯作者玛丽亚-安赫尔斯-马丁（María Ángeles Martín）说："从实用的角度来看，提出可以在工业规模上实施的解决方案非常重要。这是文献中最简单的程序之一，使用的技术已经在工业规模的市场上存在"。研究人员对能量、质量和经济性进行计算后估计，利用湿污泥生产活性炭的成本为每公斤 17.53 欧元（18.91 美元）。他们表示，成本高的原因是污泥含水量高达 92%。如果在污水处理过程中使用离心分离法将湿度降低到 80%，他们估计每公斤活性炭的成本将降低 50%以上，为 8 欧元（8.63 美元）。现在，简化工艺已经通过测试，验证了从污水污泥中获得的活性炭的质量，研究人员计划开发这种材料的应用。这项研究发表在《环境管理杂志》上。 ... PC版： 手机版：

MIT研发的新装置可以每天从干旱空气中汲取1.5加仑饮用水

MIT研发的新装置可以每天从干旱空气中汲取1.5加仑饮用水 集水器通常由吸附材料构成，即在其表面集水。为了最大限度地扩大暴露在空气中的表面积，这种新型装置由一系列垂直翅片组成，间距为 2 毫米（0.08 英寸）。这些鳍片由铜片组成，夹在铜泡沫中，然后涂上一种常用于吸附水的特殊沸石材料。一小时后，翅片上的水达到饱和，于是铜片被加热，将水释放出来。如果在湿度为 30% 的空气中（属于干旱地区）每天进行 24 次这样的循环，研究小组估计，每使用 1 升吸附涂层收割机每天就能生产出 1.3 升（0.3 加仑）饮用水。按比例放大，每公斤（2.2 磅）材料每天可生产 5.8 升（1.5 加仑）水，足以满足几个人的日常用水需求。虽然不乏其他正在研发中的集水机，但这款集水机有几个优点。首先，它收集的水量比大多数采水器多有些采水器每公斤材料只能收集100 毫升（1.5 盎司）水。约翰-霍普金斯大学的一项设计听起来特别惊人，每公斤材料每天能收集 8.66 升（2.3 加仑）水，但这些测试是在 70% 的湿度下进行的。这种新设计还可以全天候持续工作，而其他设计则是在晚上收集水，早上再释放出来。潜在的缺点是，这种系统需要能量来释放水设备的底部需要达到184 °C（363 °F）才能拧出水。但研究小组表示，该装置可以利用废能或其他系统（如建筑物或车辆）的热量。这项研究发表在《ACS 能源通讯》杂志上。 ... PC版： 手机版：

新型反应堆系统将二氧化碳转化为可用燃料

新型反应堆系统将二氧化碳转化为可用燃料 锅炉的效率通常很高。因此，仅靠提高燃烧效率很难减少二氧化碳排放。因此，研究人员正在探索其他方法，以减轻锅炉排放的二氧化碳对环境的影响。为此，一个很有前景的策略是捕获这些系统排放的二氧化碳，并将其转化为有用的产品，如甲烷。要实施这一战略，需要一种特殊类型的膜反应器，即分配器型膜反应器（DMR），它既能促进化学反应，又能分离气体。虽然 DMR 已在某些行业中使用，但其在将二氧化碳转化为甲烷方面的应用，尤其是在锅炉等小型系统中的应用，仍相对较少。由日本芝浦工业大学的野村干弘教授和波兰 AGH 科技大学的 Grzegorz Brus 教授领导的一组日本和波兰研究人员填补了这一研究空白。他们的研究成果最近发表在《二氧化碳利用期刊》上。来自日本和波兰的研究人员开发出一种反应堆设计，可有效捕捉二氧化碳排放并将其转化为可用的甲烷燃料。这一突破可大幅减少温室气体排放，为实现碳中和的未来铺平道路。资料来源：日本 SIT 的野村干弘教授研究小组双管齐下，通过数值模拟和实验研究来优化反应器设计，以便将小型锅炉中的二氧化碳高效转化为甲烷。在模拟过程中，研究小组模拟了气体在不同条件下的流动和反应。这反过来又使他们能够最大限度地减少温度变化，确保在甲烷生产保持可靠的同时优化能源消耗。研究小组还发现，与将气体导入单一位置的传统方法不同，分布式进料设计可以将气体分散到反应器中，而不是从一个地方送入。这反过来又能使二氧化碳更好地分布在整个膜中，防止任何位置过热。野村教授解释说："与传统的填料床反应器相比，这种 DMR 设计帮助我们将温度增量降低了约 300 度。"除了分布式进料设计，研究人员还探索了影响反应器效率的其他因素，并发现一个关键变量是混合物中的二氧化碳浓度。改变混合物中的二氧化碳含量会影响反应的效果。"当二氧化碳浓度为 15%左右（与锅炉中的二氧化碳浓度相似）时，反应器生产甲烷的效果要好得多。事实上，与只有纯二氧化碳的普通反应器相比，它能多产生约 1.5 倍的甲烷，"野村教授强调说。此外，研究小组还研究了反应器尺寸的影响，发现增大反应器尺寸有助于为反应提供氢气。不过，需要考虑一个折衷的问题，因为提高氢气可用性的好处需要谨慎的温度管理，以避免过热。因此，这项研究为解决温室气体排放的主要来源问题提供了一个前景广阔的解决方案。通过利用 DMR，可以成功地将低浓度二氧化碳排放转化为可用的甲烷燃料。由此获得的益处不仅限于甲烷化，还可应用于其他反应，从而使这种方法成为高效利用二氧化碳的多功能工具，甚至适用于家庭和小型工厂。这项研究得到了波兰国家机构、克拉科夫 AGH 大学和日本科学促进会的资助。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

纳米级发电厂：用石墨烯带将热能转化为电能

纳米级发电厂：用石墨烯带将热能转化为电能 他回忆说："当时，物理学家们刚刚开始谈论量子技术和量子计算机的潜力。如今，这一领域已有数十家初创公司，各国政府和公司正投资数十亿美元进一步开发这项技术。我们现在看到了计算机科学、密码学、通信和传感器领域的首批应用。"佩林的研究开辟了另一个应用领域：利用量子效应发电，能量损失几乎为零。为了实现这一目标，这位 36 岁的科学家结合了物理学中两个通常独立的学科：热力学和量子力学。米卡尔-佩兰。图片来源：SNF去年，佩兰的研究质量及其未来应用潜力为他带来了两项殊荣：他不仅获得了年轻研究人员梦寐以求的欧洲研究理事会启动基金之一，还获得了瑞士国家科学基金会 (SNS)F 的 Eccellenza 教授奖学金。现在，他在 Empa 领导一个九人研究小组，同时还是苏黎世联邦理工学院量子电子学助理教授。在阿姆斯特丹读完高中后，他于 2005 年开始在代尔夫特理工大学攻读应用物理学学位。从一开始，Perrin 就对具体应用比理论更感兴趣。正是在师从量子电子学领域的先驱 Herre van der Zant 时，佩兰第一次体验到了微米级和纳米级微小器件工程的魅力。他很快就意识到分子电子学带来的无限可能性，因为根据所选分子和材料的不同，电路具有完全不同的特性，可以用作晶体管、二极管或传感器。纳米工程的挑战在攻读博士学位期间，佩林在代尔夫特理工大学的纳米实验室洁净室里度过了大量时光全身始终笼罩在白色的罩子里，以防止毛发或灰尘颗粒污染微型电子设备。洁净室为制造几纳米大小的机器提供了技术基础（比人的头发直径小约 1 万倍）。佩兰解释说："一般来说，你想建造的结构越小，你所需要的机器就越大、越贵。例如，光刻机用于在微芯片上绘制复杂的微型电路图案。纳米加工和实验物理学需要大量的创造力和耐心，因为几乎总会出错。然而，奇怪和意想不到的结果往往最令人兴奋"。博士毕业一年后，佩兰在米歇尔-卡拉梅（Michel Calame）的实验室获得了一个职位。从那时起，拥有法国和瑞士双重国籍的他就与伴侣和两个女儿居住在杜本多夫。在 Empa，这位年轻的研究员可以自由地继续进行纳米材料实验。一种材料很快引起了他的特别注意：石墨烯纳米带，一种由碳原子制成的材料，其厚度与单个原子一样薄。这些纳米带是由 Roman Fasel 在 Empa 的研究小组以最高精度制造的。佩林能够证明这些纳米带具有独特的性能，可用于一系列量子技术。与此同时，他开始密切关注将热能转化为电能。2018 年，事实证明量子效应可用于将热能有效地转化为电能。迄今为止，问题在于这些理想的物理特性只出现在极低的温度下接近绝对零度（0 开尔文；-273°C）。这与智能手机或微型传感器等未来潜在应用关系不大。佩林想到了利用石墨烯纳米带来规避这一问题。与其他材料相比，石墨烯纳米带的特殊物理特性意味着温度对量子效应的影响要小得多，因此也就更容易产生理想的热电效应。他在 Empa 的研究小组很快就证明，石墨烯纳米带的量子效应即使在 250 开尔文（即零下 23 摄氏度）的环境下也基本保持不变。未来，该系统有望在室温下也能工作。未来的挑战和雄心要使我们的智能手机使用更少的电能，还有许多挑战需要克服。极度微型化意味着不断需要特殊元件，以确保内置系统能够真正工作。佩林与来自中国、英国和瑞士的同事最近共同研究发现，直径仅为一纳米的碳纳米管可以作为电极集成到这些系统中。不过，佩林估计，至少还需要 15 年的时间才能大规模制造出这些精致而高度复杂的材料，并将其集成到设备中。"我的目标是研究出应用这项技术的基本依据。只有这样，我们才能评估其实际应用的潜力"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：