新開發的廉價鐵基催化劑,能將二氧化碳轉為航太燃料

作者 | 發布日期 2020 年 12 月 23 日 14:09 | 分類 材料 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


說到溫室氣體排放源,航空業的「貢獻」絕對不容小覷,但也許有一天,這些飛機可以反過來靠轉化二氧化碳來提供動力。英國牛津大學團隊最近發表一種新的鐵基催化劑,能將二氧化碳轉化為航太所需的碳氫燃料。

與汽車不同,飛機無法攜帶足夠大的電池來依靠風力或太陽能發電。但是,如果使用 CO 2 而不是石油來製造噴氣燃料,則可以減少航空旅行業的碳足跡-目前占所有運輸相關 CO 2 排放量的 12%。

根據航空運輸行動組織(ATAG)的調查數據,2019 年全球人類活動產生了超過 430 億噸二氧化碳,其中飛機航班就產生 9.15 億噸二氧化碳,占比約 2%;若以運輸業來看,則道路運輸(汽車、機車、公車等)排放的二氧化碳量占比為 74%,飛機為 12%。

雖然與 1960 年代第一批噴射客機相比,當今噴射客機的燃油效率已經提升 80%,但飛機與汽車不同,無法攜帶足夠大的電池或依靠風力、太陽能發電來提供前進動力,因此只能折衷研發混合動力飛機、氫動力飛機或短程電動飛機。

如果有一種新的化學方法能有效回收這些二氧化碳,可說是幫了傳統燃油飛機一個大忙。過去當然也有不少研究嘗試將二氧化碳轉化為燃料,然而多數催化劑都是依賴由相對昂貴的材料(例如鈷)製成,且需經過較多化學處理步驟,而英國牛津大學團隊最近發現的新型催化劑粉末,都是由廉價成分(包括鐵)組成。

當與二氧化碳和氫氣一起反應時,這種新催化劑能將二氧化碳分子中的碳與氧分離、然後碳與氫結合形成噴射燃料的碳氫化合物分子,剩餘氧原子則與其他氫原子結合形成水。在 20 個小時內,催化劑就將反應室內 38% 二氧化碳轉化為新的化學產品,並且還有些副產物如:可用於製造塑膠的乙烯、丙烯等,只不過這些化學反應是在溫度 300℃、壓力為海平面氣壓 10 倍左右的環境下進行。

科學家認為,基於新型催化劑的系統或能嘗試將現有二氧化碳從大氣中吸出。新論文發表在《自然通訊》(Nature Communications)期刊。

(首圖來源:pixabay