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| 來(lái)自大氣的鉆石：CO2變身高價(jià)值碳納米管 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-10-15 10:28:18 瀏覽次數： |
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尋找一種技術(shù)，可將溫室氣體二氧化碳轉變成為有價(jià)值的商品，一直以來(lái)都是一個(gè)遙不可及的夢(mèng)想。但現在一個(gè)由化學(xué)家組成的團隊聲稱(chēng)他們已經(jīng)成功發(fā)明出一種低成本的轉化技術(shù)，可將CO2直接轉變成價(jià)值高的碳納米管，作為工業(yè)及民用產(chǎn)品。
 在第250屆美國化學(xué)學(xué)會(huì )（ACS）全國性會(huì )議暨展覽會(huì )上，一化學(xué)家團隊將展示有關(guān)CO2捕獲及利用的新技術(shù)。
“我們已經(jīng)找到一種能利用大氣中的CO2生產(chǎn)高產(chǎn)的碳納米纖維的方法”，Stuart Licht博士說(shuō)，他在喬治華盛頓大學(xué)帶領(lǐng)了一支研究團隊。“這種納米纖維可以用來(lái)制造超強碳復合材料--可用于波音夢(mèng)幻客機、高端的運動(dòng)器材、風(fēng)力渦輪葉片以及其它大部分產(chǎn)品中。”
該研究團隊曾報道過(guò)在無(wú)CO2條件下制備肥料和水泥。如今，該團隊表明他們的研究可以把CO2從一個(gè)全球變暖的難題轉變成熱銷(xiāo)的納米碳纖維制備原料。
Licht把他的方法叫做“來(lái)自大氣的鉆石”。這不僅表明碳可以用來(lái)制備鉆石，也可以用來(lái)制備那些高價(jià)值產(chǎn)品，例如利用大氣中的碳和氧制備納米碳纖維。
這種合成方法效率高、能耗低，只需要幾伏特電力、太陽(yáng)光以及大量的CO2。從本質(zhì)上說(shuō)，就是利用電解合成碳納米纖維。因為CO2在高溫熔融碳酸鹽電解浴于1380F（750℃）中分解。將空氣充入電解池中，CO2在高溫及在鎳、鐵電極的直流電作用下迅速分解，在鐵電極上生成納米碳纖維，在鐵電極上移除、搜集即可。
采用效率極高的聚光太陽(yáng)能混合系統產(chǎn)生熱能和電能，為碳納米管的合成過(guò)程提供能量。具體來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)聚集太陽(yáng)光，一方面使光伏太陽(yáng)能電池發(fā)電，另一方面使得第二體系產(chǎn)生熱量和熱能來(lái)提高電解池的溫度。
Licht預測每生產(chǎn)一噸納米碳纖維所需的這種太陽(yáng)能熱化學(xué)過(guò)程的電能成本大約為1000美元，也就是說(shuō)，系統的運行成本比產(chǎn)品的輸出價(jià)值小數百倍。
Licht說(shuō)，我們預測利用這種合成體系不需要日照面積為撒哈拉沙漠面積10%區域的太陽(yáng)能，就可以轉化足夠多的CO2，使之降低到工業(yè)革命前10年的大氣水平。
目前該合成體系是實(shí)驗性的，而Licht最大的挑戰將是改進(jìn)合成過(guò)程，獲得制備均一尺寸的納米纖維的經(jīng)驗。“我們正在迅速擴大規模，”他補充道，“并且很快我們就可以達到每小時(shí)生成數十克的納米纖維的產(chǎn)業(yè)規模。”
Licht說(shuō)，該團隊取得了一項最新進(jìn)展，能夠進(jìn)一步降低碳纖維合成的能耗。解釋說(shuō)，這種最近的合成技術(shù)可以使得納米碳纖維可以在750℃下低于1伏特的環(huán)境下生長(cháng)，舉例來(lái)講，也就是遠低于工業(yè)制備鋁的1000攝氏度、3-5伏特電壓條件。
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