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科学家如何利用液态金属将二氧化碳气体转化为固体“煤”？

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发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

科学家如何利用液态金属将二氧化碳气体转化为固体“煤”？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

一些科学家认为如果我们要遏制气候变化的最坏情况，仅仅通过减少未来的二氧化碳排放是不够的 - 我们需要捕捉空气中已经存在的二氧化碳。从空气中捕获碳并将其隔离是一种可行的策略，现在科学家已经开发出一种新方法，可以将二氧化碳气体转化为固态“煤”，然后将其储存在地下，甚至将其用于电子元件。

许多项目目前正在尝试从排放点捕获碳的新方法。气体通过金属有机骨架、多孔粉末、气泡状膜或由粘土或咖啡渣制成的材料来吸收。但如何处理捕获的碳呢？在从这些捕获材料中提取之后，然后可以将气体重新用于制造混凝土、碳酸饮料或燃料，或者可以将更多的气体藏在地下。为了储存二氧化碳，它通常被压缩成液体形式或与水结合，然后注入地下深处。据报道，短短两年内其与玄武岩岩石相互作用并凝固成碳酸盐矿物。

但是其他研究发现这个过程可能没有看起来那么有效。麻省理工学院的一项调查发现，只有一层薄薄的顶层变硬 - 下面还是一个很大的气体袋。这使得它暂时远离大气层，但未来可能会泄漏并将其全部释放回空中。

因此，这项新的研究开始着手将碳固化在地下之前进行固化，使其没有机会“逃脱”。该团队由来自澳大利亚、德国、中国和美国的研究人员组成。

新方法的关键是液态金属催化剂，由镓合金和铈组成。研究团队首先将二氧化碳溶解在含有电解液的烧杯中，然后加入少量液态金属催化剂。当施加电流时，催化剂化学活化混合物的表面，其缓慢地将二氧化碳转化成固体碳片。

该催化剂被设计成优良的电导体，并且有效地进行反应。因为它是一种液体，碳片不会粘在它上面，如果它是一种固体催化剂，它们往往会出现这样的情况。这可以使它运行更长时间而不会结垢。

研究人员表示，这个过程可以在室温下完成，不同于其他需要高温的碳转化过程，那些会消耗大量的能量。该方法同时可以在具有相对便宜和普通设备的实验室中完成，并且具有小的电源。

“迄今为止，二氧化碳仅在极高的温度下转化为固体，使其在工业上不可行，”该研究的作者Torben Daeneke表示。“通过使用液态金属作为催化剂，我们已经证明可以在室温下将气体转化为碳，这是一个高效且可扩展的过程。虽然需要做更多的研究，但这是提供碳固体储存的关键的第一步。”

一旦碳固化，就可以无限期地安全地储存在地下，而不用担心它会泄漏回大气中。但有趣的是，这不是唯一可能的结果。

“该过程的一个附带好处是碳可以保持电荷，成为一个超级电容器，因此它可能被用作未来车辆的一个组件，”该研究的第一作者Dorna Esrafilzadeh说道。“该工艺还生产合成燃料作为副产品，也可以用于工业应用。”

该技术有很大的潜力帮助从大气中去除温室气体，但与任何这类研究一样，这还需要进行更多的研究，以确定在工业规模上、从物流和经济角度来看它的效果如何。

该研究发表在《自然·通讯》杂志上。