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：

新型催化剂可将二氧化碳高效转化为甲烷 转化率高达99.3%

新型催化剂可将二氧化碳高效转化为甲烷 转化率高达99.3% DGIST 的一个研究小组开发出一种先进的光催化剂，它能有效地将二氧化碳转化为甲烷，有可能为应对全球变暖提供一种可持续的解决方案。来自 DGIST 能源科学与工程系的 In Soo-il 教授及其团队成功开发出一种高效光催化剂。这项创新能够将导致气候变化的重要因素二氧化碳（CO2）转化为甲烷（CH4），也就是通常所说的天然气。全球变暖导致世界各地气候异常，威胁着人类的生存。减少温室气体是解决日益令人担忧的全球变暖问题的关键，这需要将大气中的二氧化碳转化为其他物质。光催化技术是一种环保解决方案，它只需利用太阳能和水就能将二氧化碳转化为有用的物质，如天然气。生产出的天然气可在日常生活中用作供暖、制冷系统和车辆的燃料。光催化材料的改进研究小组将吸收可见光和红外线的硒化镉与二氧化钛（一种金属氧化物和著名的光催化材料）结合起来，高效地将二氧化碳转化为天然气。以前，人们曾将具有周期性晶格结构的结晶二氧化钛作为光催化材料进行分析。然而，由于颗粒的规则排列，钛的三价阳离子（Ti3+）的活性位点的形成受到了限制。为了克服这个问题，In 教授的团队使用无定形二氧化钛改进了催化反应，因为无定形二氧化钛可以通过缺乏晶格结构周期性的不规则颗粒排列形成更多的Ti3+活性位点。除了催化作用得到改善外，电荷转移过程也很稳定，可确保有足够的电子参与反应。这有助于将二氧化碳转化为碳化合物，特别是甲烷燃料。此外，与需要高温再生的传统光催化剂不同，无定形催化剂在不加热的情况下向反应器供氧，可在一分钟内再生。高效率和未来研究方向研究小组新开发的无定形二氧化钛-硒化镉光催化剂（TiO2-CdSe）在光反应 18 小时后的前 6 小时内甲烷转化率仍高达 99.3%，是具有相同成分的晶体光催化剂（C-TiO2-CdSe）的 4.22 倍。"这项研究的重要意义在于，我们开发出了一种具有再生活性位点的催化剂，并通过计算化学研究确定了利用非晶态催化剂将二氧化碳转化为甲烷的机理，"DGIST In 教授说。"我们将开展后续研究，以改善无定形光催化剂的能量损失，并提高其长期稳定性，从而实现该技术的未来商业化。"编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1016/j.apcatb.2024.124006 ... PC版： 手机版：

《二氧化碳矿工大亨.apk》

《二氧化碳矿工大亨.apk》 简介：在二氧化碳矿工大亨.apk中，玩家将投身于独特的二氧化碳挖矿产业。需要建立高效的挖矿基地，合理规划设备布局，招募并管理矿工，通过优化流程提升产量，同时把握市场动态，将采集的二氧化碳转化为商业利益，逐步建立起属于自己的挖矿商业帝国 标签： #二氧化碳矿工大亨 #模拟经营类游戏 #资源开采游戏 #商业策略游戏 文件大小 NG 链接：https://pan.quark.cn/s/6dae2900ccb4

将二氧化碳转化为有价值产品的电化学催化技术现已有能力抵御杂质的毒害

将二氧化碳转化为有价值产品的电化学催化技术现已有能力抵御杂质的毒害 将二氧化碳转化为有价值产品的电化学催化剂可以抵御毒害当前版本的杂质。一种新型催化剂可提高捕获的碳向商业产品的转化率，尽管存在氧化硫杂质，但仍能保持高效率。这项创新可大幅降低碳捕集技术的成本和能源需求，对重工业产生影响。多伦多大学工程系研究人员新设计的催化剂能将捕获的碳有效地转化为有价值的产品，即使在有污染物存在的情况下，现有催化剂的性能也会下降。这一发现是向更经济的碳捕集与封存技术迈出的重要一步，这种技术可以添加到现有的工业流程中。7 月 4 日发表在《自然-能源》（Nature Energy）上的一篇论文的资深作者大卫-辛顿（David Sinton）教授说："今天，我们比以往任何时候都有更多更好的低碳发电选择。但还有一些经济部门将更难实现脱碳：例如钢铁和水泥制造业。为了帮助这些行业，我们需要发明具有成本效益的方法，以捕获和提升其废物流中的碳。"多伦多大学工程系博士生 Rui Kai (Ray) Miao（左）和 Panos Papangelakis（右）举起他们设计的新型催化剂，这种催化剂可将捕获的二氧化碳气体转化为有价值的产品。他们的催化剂即使在二氧化硫（一种会毒害其他催化剂的污染物）存在的情况下也能表现出色。图片来源：Tyler Irving / 多伦多大学工程系辛顿和他的团队使用被称为电解器的设备，将二氧化碳和电能转化为乙烯和乙醇等产品。这些碳基分子可以作为燃料出售，也可以作为化学原料用于制造塑料等日常用品。在电解槽内，当二氧化碳气体、电子和水基液体电解质这三种元素在固体催化剂表面聚集在一起时，就会发生转换反应。催化剂通常由铜制成，但也可能含有其他金属或有机化合物，从而进一步改善系统。催化剂的作用是加快反应速度，最大限度地减少氢气等不良副产品的产生，因为这些副产品会降低整个工艺的效率。虽然世界上许多团队都生产出了高性能催化剂，但几乎所有催化剂都是针对纯二氧化碳进料而设计的。但是，如果所涉及的碳来自烟囱，那么进料很可能不是纯净的。机械工程专业博士生、新论文的五位共同第一作者之一 Panos Papangelakis 说："催化剂设计师通常不喜欢处理杂质，这是有道理的。硫氧化物（如二氧化硫）会与催化剂表面结合，从而毒害催化剂。这就减少了二氧化碳发生反应的位置，而且还会形成你不想要的化学物质。这种情况发生得非常快：有些催化剂在纯进料的情况下可以持续数百小时，而如果引入这些杂质，在几分钟内它们的效率就会下降到 5%。"虽然有一些成熟的方法可以在将富含二氧化碳的废气送入电解槽之前去除其中的杂质，但这些方法耗时、耗能，而且会提高碳捕集与升级的成本。此外，就二氧化硫而言，即使是一点点也会造成很大问题。Papangelakis 说："即使将废气浓度降至百万分之 10 以下，即进料的 0.001%，催化剂仍会在 2 小时内被毒化。"在论文中，研究小组介绍了他们如何通过对典型的铜基催化剂进行两项关键改动，设计出一种能抵御二氧化硫的弹性更强的催化剂。在催化剂的一侧，他们添加了一层薄薄的聚四氟乙烯（又称特氟龙）。这种不粘材料会改变催化剂表面的化学性质，阻碍二氧化硫中毒反应的发生。在另一侧，他们添加了一层 Nafion，这是一种经常用于燃料电池的导电聚合物。这种复杂的多孔材料包含一些亲水区域，即吸水区域，以及其他疏水区域，即拒水区域。这种结构使得二氧化硫很难到达催化剂表面。研究小组随后向这种催化剂中加入了二氧化碳和二氧化硫的混合物，后者的浓度约为百万分之 400，是典型的工业废物流。即使在如此苛刻的条件下，新型催化剂仍然表现出色。Papangelakis 说："在论文中，我们报告的法拉第效率（一种衡量有多少电子最终进入所需产品的方法）为 50%，我们能够将这一效率保持 150 小时。有些催化剂开始时的效率可能较高，可能达到 75% 或 80%。但同样，如果把它们暴露在二氧化硫中，在几分钟或最多几个小时内，效率就会降到几乎为零。我们能够抵御这种情况。"由于他的团队的方法不会影响催化剂本身的成分，因此可以广泛应用。换句话说，已经完善了高性能催化剂的团队应该能够使用类似的涂层来抵抗氧化硫的毒害。虽然硫氧化物是典型废物流中最具挑战性的杂质，但它们并不是唯一的杂质，团队接下来要研究的是全套化学污染物。Papangelakis说："还有很多其他杂质需要考虑，如氮氧化物、氧气等。但是，这种方法对硫氧化物的效果如此之好，是非常有希望的。在这项工作之前，人们只是想当然地认为，在对二氧化碳进行升级之前，必须先去除杂质。我们所展示的是，可能有一种不同的方法来处理它们，这开辟了许多新的可能性"。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

太阳光制甲醇：利用铜和氮化碳实现革命性的二氧化碳转化

太阳光制甲醇：利用铜和氮化碳实现革命性的二氧化碳转化 研究人员开发出一种利用铜和纳米氮化碳晶将二氧化碳高效转化为甲醇的阳光动力工艺，标志着向可持续燃料生产和减少二氧化碳迈出了重要一步。上图为测试催化剂将二氧化碳转化为甲醇的反应器。资料来源：诺丁汉大学效率和选择性的挑战在光催化过程中，光线照射到半导体材料上会激发电子，使电子穿过材料与二氧化碳和水发生反应，从而产生各种有用的产品，包括作为绿色燃料的甲醇。尽管最近取得了一些进展，但这一过程仍存在效率和选择性不足的问题。二氧化碳是导致全球变暖的最大因素。虽然可以将二氧化碳转化为有用的产品，但传统的热法依赖于化石燃料中的氢气。利用可持续的太阳能和无处不在的丰富水资源，开发基于光催化和电催化的替代方法非常重要。改进催化的纳米级控制诺丁汉大学化学学院研究员马达萨米-坦加穆图（Madasamy Thangamuthu）博士是研究小组的共同负责人："光催化使用的材料种类繁多。光催化剂吸收光并高效分离电荷载流子非常重要。在我们的方法中，我们在纳米尺度上控制材料。我们开发了一种新形式的氮化碳，它具有结晶纳米级畴，能够与光进行高效互动，并实现充分的电荷分离。光将二氧化碳转化为甲醇（燃料）的过程。资料来源：诺丁汉大学研究人员设计了一种将氮化碳加热到所需结晶度的工艺，最大限度地提高了这种材料在光催化方面的功能特性。利用磁控溅射技术，他们在无溶剂过程中沉积了原子铜，使半导体和金属原子得以亲密接触。令人惊喜的效率提升在诺丁汉大学化学学院开展实验工作的博士生塔拉-勒梅尔（Tara LeMercier）说："我们测量了光产生的电流，并以此作为判断催化剂质量的标准。即使不加铜，新型氮化碳的活性也比传统氮化碳高 44 倍。然而，出乎我们意料的是，每 1 克氮化碳中只需添加 1 毫克铜，效率就提高了四倍。最重要的是，选择性从甲烷（另一种温室气体）变成了甲醇（一种宝贵的绿色燃料）"。诺丁汉大学化学学院的 Andrei Khlobystov 教授说："二氧化碳价值化是英国实现净零排放目标的关键。确保我们用于这一重要反应的催化剂材料的可持续性至关重要。这种新型催化剂的一大优势在于它由可持续元素组成碳、氮和铜这些元素在我们的星球上都非常丰富。"本发明是深入了解二氧化碳转化过程中光催化材料的重要一步。它开辟了一条创造高选择性和可调整催化剂的途径，通过在纳米尺度上控制催化剂，可以调高所需的产物。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

革命性反应器利用粉煤灰将二氧化碳转化为有价值的矿物质

革命性反应器利用粉煤灰将二氧化碳转化为有价值的矿物质 可持续废物管理和二氧化碳封存方面取得了重大进展，研究人员开发出了利用粉煤灰颗粒使二氧化碳矿化的反应器。这种创新方法有望在重新利用工业副产品的同时，为温室气体排放这一关键问题提供可持续的持久解决方案。随着工业化进程的不断推进，二氧化碳排放量也随之激增，而二氧化碳是全球变暖的主要驱动因素。现有的碳捕集、利用和封存（CCUS）技术正努力解决效率和成本问题。粉煤灰作为煤炭燃烧的副产品，为二氧化碳矿化提供了一条前景广阔的途径，既能变废为宝，又能减少排放。然而，现有的反应器设计很难在气体-颗粒相互作用和运行效率之间实现理想的协同效应。这些障碍凸显了对创新反应器配置和运行微调进行深入研究的必要性。反应堆创新研究上海交通大学关于粉煤灰矿化反应器的前沿研究成果于 2024 年 5 月 7 日发表在《储能与节能》杂志上。该研究经过缜密的计算优化，揭示了一种开创性的反应器设计，有望提高二氧化碳捕集和矿化的效率。该研究引入了两种反应器设计，每种设计都经过精心设计，通过粉煤灰实现二氧化碳矿化，并利用计算流体动力学进行优化。撞击式入口设计因其能够放大界面相互作用、延长颗粒停留时间并显著提高矿化率而脱颖而出。图表摘要。图片来源：Duoyong Zhang 等人反之，四边形旋转式进气口可提供流线型气流，实现全面混合并提高反应效率。对操作参数烟气速度、载气速度和颗粒速度的严格研究得出了最佳范围，有望将反应器的性能推向新的高度，确保高效的二氧化碳矿化和反应后的相分离。该研究的首席研究员王立伟博士说："我们的发现标志着碳捕集与利用技术的重大飞跃。通过改进反应器设计和运行参数，我们实现了二氧化碳矿化效率的大幅飞跃。这项工作不仅对可持续废物管理大有裨益，而且还提出了一项减少工业碳排放的务实战略，与全球气候行动倡议相一致。这项研究对燃煤发电厂有着深远的影响，它为发电厂产生的粉煤灰提供了一种变革性的用途。通过将这种副产品转化为二氧化碳矿化物，这项研究为减少碳排放和减轻粉煤灰处理对环境造成的负担铺平了道路。这项研究的应用范围非常广泛，为废物管理和二氧化碳封存提供了一个和谐的解决方案，很有可能重新定义 CCUS 技术方法。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：