好似呢度所示嘅水泥廠係氣候暖化二氧化碳嘅主要來源。但係呢啲污染物有啲可以轉化成一種新嘅燃料。呢種鹽可以安全儲存幾十年或更長時間。
呢個係一個系列嘅另一個故事,佢哋會研究新技術同行動,可以減慢氣候變化、減少氣候變化嘅影響,或者幫助社區應付快速變化嘅世界。
釋放二氧化碳( CO2)嘅活動,一種常見嘅溫室氣體,有助於暖化地球大氣層。喺空氣中提取二氧化碳同儲存嘅想法唔係新嘢。但係好難做到,尤其係當人哋負擔得起嘅時候。一個新嘅系統用略有唔同嘅方式去解決二氧化碳污染嘅問題。佢會將氣候暖化嘅氣體化學轉化成燃料。
喺11月15號,劍橋麻省理工學院( MIT )嘅研究員喺《細胞報告物理科學》期刊上發表咗佢哋嘅突破性研究成果。
佢哋嘅新系統分為兩部分。第一部分係將空氣中嘅二氧化碳轉化成一種叫做甲酸嘅分子嚟生產燃料。同二氧化碳一樣,甲酸含有一個碳原子同兩個氧原子,同埋一個氫原子。福爾馬特亦都包含其他幾個元素。呢項新研究用咗甲酸鹽,呢種鹽係由鈉或者鉀製成。
大部分燃料電池都係用氫氣運作,氫氣係一種易燃氣體,需要管道同加壓缸嚟運輸。但係,燃料電池亦都可以用甲酸鹽運行。根據帶領新系統開發嘅材料科學家李居所講,甲酸嘅能量含量同氫相當。李菊指出,甲酸比氫有啲優勢。佢比較安全,唔需要高壓儲存。
麻省理工學院嘅研究員創造咗一個燃料電池嚟測試甲酸,佢哋由二氧化碳產生。首先,佢哋將鹽同水混合。然後將混合物送入燃料電池。喺燃料電池入面,甲酸鹽會喺化學反應中釋放電子。呢啲電子由燃料電池嘅負極流向正極,完成一個電路。呢啲流動嘅電子 — 一種電流 — 喺實驗期間存在咗200個鐘。
同李喺麻省理工學院合作嘅材料科學家張振樂觀地認為佢嘅團隊可以喺十年內擴展呢項新技術。
麻省理工學院嘅研究團隊用咗一種化學方法,將二氧化碳轉化成燃料生產嘅關鍵成份。首先,佢哋將佢暴露喺一個高鹼性嘅溶液入面。佢哋揀咗氫氧化鈉( NaOH ),俗稱係鹼。呢個會觸發一個化學反應,產生碳酸氫鈉( NaHCO3),更稱為小蘇打。
然後佢哋開咗電。電流觸發咗一個新嘅化學反應,將小蘇打分子入面嘅每個氧原子分裂,留低甲酸鈉( NaCHO2)。佢哋嘅系統將幾乎所有二氧化碳入面嘅碳 — 超過96 % — 轉化成呢種鹽。
去除氧氣所需嘅能量會儲存喺甲酸鹽嘅化學鏈入面。李教授指出,甲酸可以儲存呢種能量幾十年,而唔會失去潛能。然後當佢經過燃料電池嗰陣就會產生電力。如果用嚟生產甲酸嘅電力係嚟自太陽能、風力或者水力發電,噉燃料電池產生嘅電力就會係一種清潔能源。
李嘉誠話,為咗擴大呢項新技術嘅規模,「我哋需要搵到豐富嘅地質資源嘅鹼液。」佢研究咗一種叫做鹼性玄武岩( AL-kuh-lye buh-SALT )嘅岩石。當呢啲岩石同水混合嗰陣,就會變成鹼液。
法贊 · 卡澤米法爾係加州聖荷西州立大學嘅工程師。佢嘅研究主要係將二氧化碳儲存喺地下鹽層。佢話,喺空氣中去除二氧化碳一向都好難,所以好貴。所以將 CO2轉化成可用嘅產品,例如甲酸,係有利可圖嘅。產品嘅成本可以抵消生產成本。
對於從空氣中捕捉二氧化碳,已經有好多研究。例如,利海大學嘅一班科學家最近描述咗另一個方法,用嚟過濾空氣中嘅二氧化碳,然後將佢轉化成小蘇打。其他研究小組將二氧化碳儲存喺特殊嘅岩石入面,將佢轉化成固體碳,然後可以加工成乙醇,一種酒精燃料。呢啲項目大部分都係小型嘅,而且仲未對減少空氣中高水平嘅二氧化碳產生重大影響。
呢張圖係一間用二氧化碳運作嘅屋。呢度所示嘅裝置會將二氧化碳(紅色同白色氣泡入面嘅分子)轉化成一種叫做甲酸鹽嘅鹽(藍色、紅色、白色同黑色氣泡)。呢種鹽之後可以用喺燃料電池入面發電。
Kazemifar 話我哋最好嘅選擇係「先減少溫室氣體排放」。其中一個方法係用可再生能源取代化石燃料,例如風力或者太陽能。呢個係科學家稱之為「脫碳」嘅過渡過程嘅一部分。但佢補充,阻止氣候變化需要一個多方面嘅方法。佢話,呢項新技術係需要喺難以脫碳嘅地區捕捉碳。以鋼廠同水泥廠為例,只係介紹兩個例子。
麻省理工學院嘅團隊亦都睇到將佢哋嘅新技術同太陽能同風力發電結合嘅好處。傳統電池係設計嚟一次儲存幾個星期嘅能量。將夏天嘅陽光儲存到冬天或者更長時間,就需要用唔同嘅方法。 「用甲酸燃料,」李話,你唔再只係限於季節性嘅儲存。 「呢個可能係幾代人嘅。」
佢可能唔會好似金子咁閃閃發光,但係「我可以將200噸 ... 甲酸酯留畀我啲仔女,」李話,「作為繼承。」
鹼性:形容喺溶液中形成氫氧化物離子( OH- )嘅化學物質嘅形容詞。呢啲溶液亦都叫做鹼性(而唔係酸性),而且 pH 值大過7。
含水層:一種能夠容納地下水庫嘅岩層。呢個詞亦都適用於地下盆地。
玄武岩:一種黑色嘅火山岩,通常好密集(除非火山噴發喺入面留低咗大量嘅氣體)。
鍵:(喺化學上)分子入面嘅原子(或者原子群)之間嘅半永久連接。佢係由參與原子之間嘅吸引力所形成。一旦形成鏈,原子就會作為一個單位發揮作用。要分離組成原子,必須以熱量或者其他輻射嘅形式向分子提供能量。
碳:一種化學元素,係地球上所有生命嘅物理基礎。碳以石墨同鑽石嘅形式自由存在。佢係煤炭、石灰岩同石油嘅重要成份,亦都能夠喺化學上自結合,形成各種具有化學、生物同商業價值嘅分子。 (喺氣候研究入面)碳呢個詞有時同二氧化碳幾乎可以互換用嚟指一個行動、產品、政策或者過程可能對大氣層長期暖化嘅潛在影響。
二氧化碳:(或者二氧化碳)係一種無色、無味嘅氣體,由所有動物喺佢哋呼吸嘅氧氣同佢哋食嘅富含碳嘅食物反應嗰陣產生。當有機物,包括石油或者天然氣等化石燃料被燃燒嗰陣,二氧化碳亦都會釋放出嚟。二氧化碳係一種溫室氣體,佢會喺地球大氣層入面困住熱量。植物會透過光合作用將二氧化碳轉化為氧氣,然後用呢個過程嚟製造自己嘅食物。
水泥:用嚟將兩種材料固定埋一齊,令到佢硬化成固體嘅粘合劑,或者用嚟將兩種材料固定埋一齊嘅厚膠。 (建築)一種用嚟將沙或者碎石結合埋一齊形成混凝土嘅細磨材料。水泥通常係以粉末形式製成。但係一旦佢濕咗,就會變成一種泥漿,乾咗就會硬化。
化學物質:由兩個或以上原子以固定比例同結構結合(結合)所組成嘅物質。例如水係由兩個氫原子同一個氧原子結合而成嘅化學物質。佢嘅化學式係 H2O 。 「化學」亦可以用作形容詞,用嚟形容由唔同化合物之間嘅各種反應所產生嘅物質嘅性質。
化學鍵:原子之間嘅吸引力,強度足夠強,令到結合咗嘅元素可以作為一個單位發揮作用。有啲景點係弱嘅,有啲係強嘅。所有鏈似乎都係透過共享(或者嘗試共享)電子嚟連接原子。
化學反應:一個涉及物質分子或結構嘅重新排列而唔係物理形態嘅變化(例如由固體變成氣體)嘅過程。
化學:研究物質嘅組成、結構、性質同相互作用嘅科學分支。科學家用呢啲知識去研究唔熟悉嘅物質,大量再現有用嘅物質,或者設計同創造新嘅有用物質。 (化學化合物嘅)化學亦都係指化合物嘅式、製備方法,或者佢嘅某啲性質。喺呢個領域做嘢嘅人叫做化學家。 (喺社會科學入面)人哋合作、相處同埋享受對方嘅陪伴嘅能力。
氣候變化:地球氣候嘅重大、長期變化。呢個可以係自然發生,亦可以係人類活動嘅結果,包括燃燒化石燃料同清理森林。
脫碳:係指有意轉移,離開污染性嘅技術、活動同能源,將碳基溫室氣體,例如二氧化碳同甲烷,排放到大氣中。目標係減少導致氣候變化嘅碳氣體量。
電:電荷嘅流動,通常係由叫做電子嘅負電荷粒子嘅運動所引起。
電子:一種帶負電荷嘅粒子,通常喺原子嘅外部區域轉;佢亦都係固體中電嘅載體。
工程師:用科學同數學去解決問題嘅人。當用嚟做動詞嗰陣,工程師呢個詞係指設計一個裝置、材料或者過程去解決問題或者未滿足嘅需要。
乙醇:一種酒精,亦都叫做乙醇,係啤酒、葡萄酒同烈酒等酒精飲品嘅基礎。佢亦都係用嚟做溶劑同燃料(例如成日同汽油混合)。
過濾器:( n . )一種允許某啲材料通過而其他材料通過嘅東西,視乎佢哋嘅大小或者其他特性。 (v.) 根據大小、密度、電荷等性質去選擇某啲物質嘅過程。
甲酸:甲酸嘅鹽或酯嘅總稱,係脂肪酸嘅氧化形式。 (酯係一種碳基化合物,係用某啲類型嘅有機基團取代某啲酸嘅氫原子而形成。好多脂肪同精油都係天然存在嘅脂肪酸酯。)
化石燃料:任何燃料,例如煤炭、石油(原油)或者天然氣,係由細菌、植物或者動物嘅腐爛遺跡喺地球入面幾百萬年內形成嘅。
燃料:任何透過受控化學或核反應釋放能量嘅物質。化石燃料(煤炭、天然氣同石油)係一種常見嘅燃料,當加熱(通常去到燃燒嘅地步)時,佢哋會透過化學反應釋放能量。
燃料電池:將化學能轉化為電能嘅裝置。最常見嘅燃料係氫氣,唯一嘅副產品係水蒸氣。
地質學:一個形容所有同地球嘅物理結構、佢嘅材料、歷史同埋地球上發生嘅過程有關嘅形容詞。喺呢個領域做嘢嘅人叫做地質學家。
全球暖化:由於溫室效應,地球大氣層嘅整體溫度逐漸上升。呢個效應係由空氣中二氧化碳、氯氟碳化合物同其他氣體嘅水平增加所引起,當中好多都係由人類活動排放出嚟。
氫:宇宙中最輕嘅元素。作為一種氣體,佢係無色、無味,而且極度易燃。佢係好多燃料、脂肪同構成生物組織嘅化學物質嘅成份。佢由一個質子(原子核)同一個轉佢軌道嘅電子組成。
創新:( v . 創新;形容詞創新)對現有嘅想法、過程或者產品進行調整或者改進,令到佢更新、更智能、更有效率或者更有用。
Lye :氫氧化鈉( NaOH )溶液嘅通稱。鹼液通常會同植物油或者動物脂肪同其他成份混合嚟整皂。
材料科學家:研究材料嘅原子同分子結構同佢嘅整體性質之間嘅關係嘅研究者。材料科學家可能會開發新材料或者分析現有嘅材料。分析材料嘅整體性質,例如密度、強度同熔點,可以幫助工程師同其他研究人員揀選最適合新應用嘅材料。
分子:一班電中性原子,代表化學化合物嘅最小量。分子可以由一種原子或者唔同類型嘅原子組成。例如空氣入面嘅氧係由兩個氧原子( O2 )組成,而水係由兩個氫原子同一個氧原子( H2O )組成。
污染物:污染某啲嘢嘅物質,例如空氣、水、人或者食物。有啲污染物係化學物質,例如農藥。其他污染物可以係輻射,包括過度嘅熱或光線。就算係雜草同其他入侵物種都可以被視為一種生物污染。
強效:一個形容詞,係指一啲好強或者好強嘅嘢(例如細菌、毒藥、藥物或者酸)。
可再生:形容詞,指可以無限期取代嘅資源(例如水、綠色植物、陽光同風)。呢個同非可再生資源形成咗對比,因為佢哋嘅供應有限,而且可以有效噉耗盡。非可再生資源包括石油(同其他化石燃料)或者相對稀有嘅元素同礦物。
發佈時間:2025年5月至20日