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中國(guó)科學(xué)家 首次研發(fā)出二氧化碳礦化發(fā)電技術(shù)

放大字體??縮小字體 發(fā)布日期:2014-12-12
核心提示:12月10日,中國(guó)工程院院士、四川大學(xué)校長(zhǎng)謝和平介紹,其課題組提出了一種利用二氧化碳直接發(fā)電的新礦化反應(yīng)及化學(xué)原理。
      礦化1噸二氧化碳,能夠產(chǎn)出140度電能,同時(shí)產(chǎn)出1.91噸、價(jià)值人民幣2000元到3000元的碳酸氫鈉。12月10日,中國(guó)工程院院士、四川大學(xué)校長(zhǎng)謝和平介紹,其課題組提出了一種利用二氧化碳直接發(fā)電的新礦化反應(yīng)及化學(xué)原理。
 
      這是國(guó)際上首次開(kāi)發(fā)出二氧化碳礦化發(fā)電的cmfc(二氧化碳礦化燃料電池)新方法和技術(shù),攻克了將二氧化碳作為潛在低位能源來(lái)直接發(fā)電的世界性難題。
 
      如今,人類(lèi)能源需求與二氧化碳減排的矛盾,成為全球性難題。在剛剛結(jié)束的apec會(huì)議上,中美簽署氣候變化聯(lián)合宣言,明確表示中國(guó)的碳排放量將在2030年達(dá)到峰值。
 
      利用二氧化碳作為工業(yè)原料進(jìn)行礦化利用制取各種化工產(chǎn)品,是二氧化碳減排的一種新策略。盡管此前,地質(zhì)封存也是大規(guī)模處理二氧化碳的策略之一,且已經(jīng)在全球不同地區(qū)均進(jìn)行了示范性研究,但人們更應(yīng)注重對(duì)二氧化碳開(kāi)發(fā)利用的研究探索。
 
      所謂“二氧化碳礦化發(fā)電”,就是將二氧化碳礦化過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)能,直接轉(zhuǎn)化成電能。
 
      目前在課題組的小試實(shí)驗(yàn)中,二氧化碳礦化發(fā)電的cmfc新方法能夠穩(wěn)定輸出電能,最大輸出功率為5.5瓦/平方米,高于部分生物燃料電池0.01~0.530瓦/平方米,最大輸出電壓為0.452伏;與此同時(shí),不同濃度的二氧化碳均可直接進(jìn)行礦化發(fā)電,不需要進(jìn)行二氧化碳捕捉過(guò)程。
 
      為了研究二氧化碳礦化發(fā)電的cmfc是否能夠直接適用于含氫氧化鈣的工業(yè)固廢,課題組還直接利用工廠(chǎng)排放的廢棄電石渣和窯灰作為原料,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。兩種廢渣都能直接用于二氧化碳礦化發(fā)電,電石渣的反應(yīng)活性與分析純的氫氧化鈣非常接近。
 
      課題組目前已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了采用電石渣、有機(jī)廢堿、水泥粉塵以及鋼渣等工業(yè)堿性廢物,作為二氧化碳礦化發(fā)電的原料來(lái)穩(wěn)定輸出電能,在利用二氧化碳礦化發(fā)電的的同時(shí)還聯(lián)產(chǎn)高附加值的化工產(chǎn)品碳酸氫鈉,同時(shí)又處理了危害環(huán)境的工業(yè)廢物,形成了一條對(duì)環(huán)境友好的,可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的二氧化碳減排利用新途徑。
 
      目前僅在小試規(guī)模下證實(shí)了二氧化碳礦化發(fā)電的可行性,為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用,需要作更多的基礎(chǔ)研究探索以及技術(shù)攻關(guān)研究。
 
      課題組將進(jìn)一步提高二氧化碳礦化發(fā)電的功率密度和電能輸出效率;針對(duì)不同礦物的化學(xué)性質(zhì),探索利用不同礦物進(jìn)行二氧化碳礦化發(fā)電的催化機(jī)理和活化方法;揭示二氧化碳礦化發(fā)電過(guò)程中涉及的各種復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)原理及其機(jī)理。
 
      在技術(shù)攻關(guān)方面,課題組將優(yōu)化實(shí)施二氧化碳礦化發(fā)電的cmfc技術(shù)與裝置的各項(xiàng)參數(shù)及其制造工藝和精度;盡快實(shí)施二氧化碳礦化發(fā)電的中試研究。
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