二氧化碳废气“变身”再生绿色能源

   日期:2013-07-29     评论:0    
核心提示:为了保证整个分解过程的实效性,选择正确的半导体也很关键。半导体有限制电子的能量带。阳光会使电子从一个能量带跳到另一个,进而产生电压。能量带之间(能量带间隙)的能量不同,直接决定了半导体能够吸收多少太阳能,以及产生出多少电能。

工业烟囱和发电厂排放的充满二氧化碳的烟雾可能会使全球变暖,但也可以成为电力的新来源。电网发展向更加“智能、高效、可靠、绿色”的方向转变,通过线网改造、电缆入地、优化电网等一系列措施,努力打造服务经济社会科学发展的“绿色平台”。

在电力工作中,最大限度降低线路损耗,是电力企业在节能减排工作中的第一要务。着力推进线损“四分”常态化管理,综合线损率自成立以来呈现逐年降低的趋势,减少线损电量超过1亿千瓦时,节能超过4万吨标煤,减少等效二氧化碳排放超过10万吨。

化学和生物化学教授克里弗德·库比亚克和他的研究生萨拉姆发明了一种装置,可以“捕获”太阳释放的能量,并将其转化为电能,然后把二氧化碳分解为一氧化碳和氧气。在上个月的美国化学学会上,库比亚克和萨拉姆展示了他们的研究和发明。不过,这一装置还需要进一步优化,因为它还不能只依靠太阳能工作,必须添加额外的能量才能完成二氧化碳的转化过程。

研究人员开发出一种包含两个阶段的程序,使用被称为电容电化电池的设备,可以在二氧化碳排放过程中收获化学能源。该设备与普通电池大致相似,有两个电极——其中一个外层包膜,允许氢离子进出,另外一个则允许二氧化碳溶于水时产生的碳酸氢根离子进出。

在该程序的第一阶段,研究人员使充满二氧化碳的水进入电池,氢离子和碳酸氢根离子分别流向各自的电极——离子的分流为电池充电,从而产生电流。(一般烟囱的排放物中含有5%到20%的温室气体,整个系统中的二氧化碳由此而来。)

在电极吸引了足够多的离子后,研究人员就开始向电池充入包含空气的水——使离子离开电极再回到电池中。通过持续在这两种状态之间的转化,电池就能产生电能。

“比起分解二氧化碳而言,人们更为关注的是通过分解水得到氢气,二氧化碳的分解利用却被忽视了。”库比亚克解释说,“分解二氧化碳,我们一样可以得到一种重要的化工原料那就是一氧化碳。因此,通过二氧化碳的分解,我们节约了燃料,制造出了有用的化学原料,也减少了温室气体的排放。”

研究团队将报告在线发表在7月23日的《环境科学与技术通讯》上。通过利用现有的燃煤和燃气电厂、工业烟囱以及全球住宅供热所排放的二氧化碳,该新程序每年可以产生约1570千瓦时的电力——约美国胡佛水坝每年产电量的400倍,而且不会增加全球的二氧化碳排放量。

研究人员说,为了保证整个分解过程的实效性,选择正确的半导体也很关键。半导体有限制电子的能量带。阳光会使电子从一个能量带跳到另一个,进而产生电压。能量带之间(能量带间隙)的能量不同,直接决定了半导体能够吸收多少太阳能,以及产生出多少电能。

萨拉姆说道:“这项计划涉及到很多科学难题。在每一个独立的课题上,研究者都已经做了大量的工作,但要把它们综合到一起加以协调还需要技巧———这正是我们的研究中的一部分问题所在。”

 
  
  
  
  
 
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