Как можно разложить углекислый газ? Можно ли это сделать в электродуге при помощи высокой температуры? Как узнать эту температуру?
Ответить
Это делают растения, причем с очень высоким КПД. В дуге это у вас не получится — кислород очень сильный окислитель, он без дела сидеть не будет, максимум что можете получить это угарный газ CO — ядовит, может использоваться только на месте, плюс его до фига получается при коксовании. В любом случае это деньги на ветер, если хотите окупать процесс. Бесплатного кислорода вокруг навалом, графит, уголь и древесина служат источником углерода, коммерческой потребности в котором можно сказать практически нет. Ну и плюс, где вы чистый углекислый газ возьмете? Он же сжижением воздуха получается, кстати, попутно и жидкий кислород. Вот что кстати, бы сжижением воздуха не заняться, если энергию девать некуда? Гораздо больше пользы и ничего разлагать не требуется. Гоните жидкий азот, углекислый газ — с руками будут отрывать. Если же сможете гелий наладить, так вообще — красота. Но это очень капризная штука, которую очень сложно транспортировать. в общем дополнительные вложения потребуются на дьюары и персонал.
Кроме того, сами посудите, не у одних вас избыток энергии. Если бы без сырья можно легко получать продукт на месте, то зачем ваша продукция, которая дороже, так как её нужно вести за три девять земель? Если вы сможете легко и не принужденно что-то разложить, то почему там, где потребность в этом есть, не сделать то же самое? Электроэнергия не является дефицитом, более того, сейчас мощности наращивают серьезными темпами.
Та же поваренная соль, потребность в которой довольно велика (даже в грязной), теряет конкурентноспособность, будучи отвезена от месторождения дальше, чем на 500 км.
Ответить
Ответить
Очень простой способ: нагреваем до миллиона кельвинов, молекулы СО2 распадаются на отдельные атомы, а потом — демоном Максвелла их, демоном Максвелла :))). Только этого демона надо чуточку перепрограммировать с температуры на массу атома. Это ответ боту, что чуть выше отписался.
Ответить
Вопрос разложения углекислого газа актуален при терраформировании Венеры.rnАтмосфера этой планеты на 96,5% состоит из углекислого газа. В теории можно превратить его в воздух следующим образом: rnrn1. Расщепить углекислый газ. Кислород для воздуха готов.rn2. Бомбардируя углерод протонами, получить азот.rn3. Достигнуть такого соотношения газов, которое близко к земному.rnrnПонимаю, что учитывая масштаб планеты, об этих процессах говорить просто смешно,rnтем не менее просто не верится, что с атмосферой Венеры ничего нельзя сделать.нельзя сделать.
Ответить
>Бомбардируя углерод протонами, получить азот Нет селективной технологии, будет сильное радиационное заражение, пока даже никто не заикается об этом в рамках Земли (например, давняя мечта золото из свинца).
Ответить
Вопрос разложения углекислого газа актуален при терраформировании Венеры. Атмосфера этой планеты на 96,5% состоит из углекислого газа. В теории можно превратить его в воздух следующим образом:
1. Расщепить углекислый газ. Кислород для воздуха готов. 2. Бомбардируя углерод протонами, получить азот. 3. Достигнуть такого соотношения газов, которое близко к земному.
Понимаю, что учитывая масштаб планеты, об этих процессах говорить просто смешно, тем не менее просто не верится, что с атмосферой Венеры ничего нельзя сделать.
Источник
Углекислый газ научились расщеплять при комнатной температуре
ТАСС, 2 ноября. Материаловеды разработали наночастицы, с помощью которых углекислый газ (CO2) можно превращать в угарный газ (CO) даже при комнатной температуре. Благодаря этому углекислый газ можно использовать в качестве сырья для производства сложных органических соединений. Статью с описанием разработки опубликовал научный журнал Nature Materials.
«Молекулы CO2 могут расщепляться на угарный газ не только при 700 °С, но и при комнатной температуре. Эту реакцию можно вызывать как с помощью потока электронов, так облучая светом наши частицы. При установке подобных систем на трубы заводов или электростанций это более рационально», – рассказал один из авторов исследования, материаловед из Национального института стандартов и технологий США Цаньхуэй Ван.
Химики уже много десятилетий хотят придумать технологию по превращению атмосферного углекислого газа в биотопливо и другие полезные вещества. Этому мешает то, что молекулы CO2 с химической точки зрения необычно устойчивы. Чтобы их расщепить, нужно очень много энергии. Эта особенность углекислого газа мешает не только человеку, но и всем живым существам, лишь немногие из которых – например, растения и цианобактерии – научились относительно эффективно расщеплять CO2.
Человечество сделало первые шаги в этом направлении только в последние годы – благодаря созданию новых наноматериалов и катализаторов, которые используют для расщепления углекислоты, например, свет Солнца. К примеру, три года назад физики из США создали солнечную батарею, которая напрямую использует энергию света для расщепления СО2 и производства угарного газа и водорода, а также превращения углекислоты в спирт.
Почти для всех существующих катализаторов и методик превращения СО2 в другие вещества нужно много энергии: например, для нагрева углекислый газ до больших температур. Из-за этого подобные системы невыгодны для коммерческой утилизации выбросов промышленных предприятий и электростанций.
Дешевый расщепитель углекислоты
Американские химики решили эту проблему. В ходе новой работы они экспериментировали с различными металлическими наночастицами, которые могут вырабатывать так называемые локализованные поверхностные плазмоны. Так ученые называют коллективные колебания электронов на поверхности наночастиц, которые возникают благодаря их взаимодействиям со световыми волнами.
Из-за подобных колебаний возникают мощные электрические поля, с помощью которых энергию света можно преобразовать в другие типы волн, а также использовать ее для других целей, в том числе ускорения различных химических реакций. В частности, уже существуют катализаторы на базе поверхностных плазмонов, которые могут расщеплять аммиак и присоединять атомы кислорода к различным углеводородам.
Ван и его коллеги проверили, могут ли плазмоны ускорить расщепление углекислого газа. Для этого ученые создали алюминиевые наночастицы разных размеров и облучали их пучком электронов. Экспериментаторы хотели понять, как это повлияет на поведение молекул углекислого раза в окрестностях этих наночастиц.
Оказалось, что наночастицы, которые могут взаимодействовать с дальним ультрафиолетовым излучением, теоретически могут участвовать в подобных реакциях. С одной стороны, они могут заставлять молекулы CO2 соединяться с чистым углеродом и формировать угарный газ (CO), а с другой – помогать формированию чистого углерода из молекул CO.
Руководствуясь этими соображениями, материаловеды подготовили экспериментальный прототип расщепителя CO2 и заполнили его наночастицами алюминия диаметром от 50 до 150 нм и порошком из графита. Дальнейшие опыты показали, что подобный катализатор действительно ускорял расщепление углекислого газа в угарный. В пользу этого говорило то, что масса графитового слоя уменьшается, а концентрация CO в воздухе растет.
В ближайшее время ученые планируют провести более масштабные эксперименты. Они хотят измерить эффективность работы наночастиц, а также проверить, будут ли они схожим образом взаимодействовать с лучами настоящего света. Эти опыты покажут, можно ли применять такую технологию для очистки выхлопов промышленных предприятий от парниковых газов.
Источник
Австралийские учёные предложили простой способ превратить углекислый газ в кислород и углерод
Представьте ситуацию, в которой машины с двигателями внутреннего сгорания, ТЭС на угле и газе и промышленные установки вместо углекислого газа при сжигании топлива вдруг начали вырабатывать чистый кислород. Фантастика? Но это возможно, заявили учёные из Австралии и представили установку для простого и эффективного превращения CO2 в кислород и твёрдый углерод.
Источник изображения: UNSW
Учёные из Школы химической инженерии Университета Квинсленда под управлением команды из Университета Нового Южного Уэльса вместе с исследователями из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), Государственного университета Северной Каролины, RMIT, Мельбурнского университета, Технологического университета Квинсленда и Австралийского синхротрона (ANSTO) нашли решение эффективного преобразования углекислого газа в кислород и твёрдый углерод.
В основе опытной установки объёмом два литра лежат физико-химические явления, связанные с пропусканием углекислого газа через галлий. Это так называемый жидкий металл, который начинает плавиться при температуре, близкой к 30 °C. Кроме галлия в жидкой форме и галлия в виде наночастиц в смесь добавляются серебряные стержни нанометровых размеров. В процессе работы смесь интенсивно перемешивается, что вызывает трибоэлектрохимические реакции, когда вещества в жидком состоянии начинают за счёт силы трения активнее взаимодействовать с поверхностями твёрдых наполнителей.
Источник изображения: UNSW
В статье в журнале Advanced Materials, в которой рассказано об исследовании, учёные сообщили, что компактная установка месяц без изменения характеристик преобразовывала 100 мл CO2 каждую минуту. На превращение тонны CO2 в чистый кислород и твёрдый углерод было затрачено 230 кВт·ч электричества, что примерно равно $100. Эффективность преобразования достигла 92 %. Углерод, кстати, образуется в смеси в виде хлопьев и просто всплывает на поверхность, где его очень легко собирать.
Подобными установками, считают учёные, можно оборудовать каждый автомобиль с ДВС и каждую электростанцию на ископаемом топливе и тогда воздух посвежеет буквально на глазах. Для коммерциализации технологии немедленно создали компанию LM Plus. Ждём от неё интересных новостей.
Источник
Превращение CO2 в топливо
Экологи продолжают борьбу с выбросами углекислого газа, генерируемого деятельностью человека, хоть спор о том, виноват ли CO2 в изменении климата, по-прежнему не решен. Например, в Исландии парниковые газы «упаковывают» под землей: там он обретает твердую форму, вступая в химическую реакцию с вулканическими базальтовыми породами. В Швейцарии создали установку, которая «поедает» углекислый газ, всасывая его из воздуха, чтобы затем выпускать его в нужном месте, к примеру, в теплицах на сельскохозяйственных предприятиях для стимулирования роста овощей.
Ученые из Нидерландов предложили использовать процесс электровосстановления CO2 для производства широкого спектра полезных продуктов буквально из воздуха. Это позволит сократить выбросы углекислого газа в разы. Руководитель исследовательской группы Мин Ма (Ming Ma) поясняет: улавливание и использование углерода принесло бы больше пользы, чем широко распространенное сегодня улавливание и хранение углерода. Последний процесс включает в себя выделение CO2 из промышленных и энергетических источников, транспортировку к месту хранения и долгосрочную изоляцию. Предполагается, что такая стратегия помогает бороться с глобальным потеплением, а также загрязнением окружающей среды.
Однако улавливание и использование углерода имеет гораздо большие перспективы. Оно подразумевает электрохимическое восстановление CO2 до различных веществ (от спиртов до топлива).
По словам ученых, диоксид углерода (CO2) можно превратить в монооксид углерода (CO, он же угарный газ), метан (CH4), этилен (C2H4) и даже жидкие продукты, такие как муравьиная кислота (HCOOH), метанол (CH3OH) и этанол (C2H5OH).
Углеводороды с высокой плотностью энергии можно использовать в качестве топлива, а также в качестве исходного сырья в процессе Фишера-Тропша. Это химическая реакция, которая применяется в промышленности для превращения монооксида углерода (CO) и водорода (H2) в различные жидкие углеводороды, такие как метанол или синтетическое топливо (например, дизельное).
Мин Ма и его коллеги исследовали, что происходит на наноуровне, когда в процессе электровосстановления CO2 участвуют различные металлы. В результате ученые пришли к выводу, что можно производить любой продукт на основе углерода или его комбинаций с другими веществами в любом желаемом соотношении. К примеру, при использовании смеси платины и золота можно в относительно больших количествах получать муравьиную кислоту (HCOOH), которая может найти применение в топливных элементах.
Ученые из Института катализа имени Борескова в Новосибирске также придумали способ переработки атмосферного углекислого газа в синтетическое газовое топливо.
Как сообщает издание Сибирского отделения РАН «Наука в Сибири», идея новосибирских ученых заключается в том, что углекислый газ предлагается брать непосредственно из воздуха, вместо того чтобы поглощать из дыма тепловых электростанций, работающих на углеводородном топливе.
Первый этап такого процесса — электролиз воды, в результате которого выделяются водород и кислород, причем последний возвращается назад в атмосферу. А чтобы собрать газ из воздуха, ученые разработали специальный материал — сорбент — на основе оксида алюминия, пропитанного карбонатом калия. Материал «впитывает» газ подобно губке. При нагревании материал отдает углекислый газ, который взаимодействует с водородом в присутствии катализатора, в результате чего получается метан. Получаемое таким образом топливо, по словам разработчиков, можно использовать для обогрева помещений или заправки транспортных средств.
Американские инженеры тоже предложили получать топливо из углекислого газа. Группа инженеров из MIT под руководством Сяо-Ю Ву (Xiao-Yu), Рональда Крейна (Ronald C. Crane) и Ахмеда Гониема (Ahmed Ghoniem) разработала мембранную методику переработки углекислого газа в моноксид углерода, который можно использовать как топливо и сырье для химической промышленности.
Мембрана не пропускает моноксид углерода и другие газы — только кислород. Пропуская через такую мембрану продукты реакции термического разложения углекислого газа, можно получать кислород и газовую смесь с высокой концентрацией CO. Эту смесь можно использовать как топливо саму по себе или в смеси с водородом; возможно также использование в химической промышленности для получения метана, метанола и других видов топлива. В лаборатории ученые уже опробовали некоторые из перечисленных подходов.
Процесс получения CO из CO2 остается энергозатратным, но авторы разработки предлагают устранить этот недостаток, устанавливая мембраны непосредственно на установках, в которых в больших количествах сжигается углеводородное топливо; тогда энергия, необходимая для реакции, будет поступать непосредственно от реактора. Гонием описывает возможность применения мембраны на электростанциях, которые работают на природном газе. Основной продукт его сжигания — углекислый газ, поэтому ученые предлагают делить природный газ на два потока. Газ первого потока сжигать для получения электроэнергии и направлять образовавшийся CO2 в камеру для разложения на CO и O2, а газ второго потока использовать для связывания кислорода. Такой метод может снизить выбросы углекислого газа в атмосферу.
Все вышеописанные технологии требуют доработки, и ученые ищут наиболее эффективные решения, ведь перспектива превращения углекислого газа в полезные продукты выглядит привлекательнее, чем его захоронение.
Ответить
