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元琛科技助力碳中和的降碳方案(一)

来源:元琛环保科技 时间:2022-03-07 11:45:27 官网:https://www.shychb.com/ 点击:56次

2020年9月22日,习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表讲话,承诺“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和。”10月29 日,党的十九届五中全会审议通过《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二○三五年远景目标的建议》。自《巴黎协定》确立“本世纪内将全球平均温升控制在 2℃以内(较工业化前水平),并努力控制温升幅度不超过 1.5℃”的长期目标以来,学术界开展了深入的探讨和研究。

化石燃料的燃烧造成的二氧化碳浓度快速增加,直接导致了全球变暖,是全球温升控制的最大难题,对人类的生产和生活都造成了极大的威胁。因此,如何降低大气中的二氧化碳浓度已经成了世界各国普遍关注的问题。目前,降低大气中二氧化碳浓度主要有三种方案:(1)减少二氧化碳的排放,从源头上解决问题;(2)对大气中的二氧化碳进行捕捉,然后采用深埋等方法进行存储;(3)将二氧化碳作为原料用于生产高附加值的相关衍生产品。尽管是工业废气,二氧化碳还可作为一种大量、廉价、无毒且可再生的碳资源。将二氧化碳作为原料进行再利用无论是从能源利用还是从环保的方面来看,都具有重要的研究价值和意义。

二氧化碳的资源化利用有以下几种方法:

(1)光催化还原:最近几十年以来,光催化还原二氧化碳一直备受科研工作者关注,其核心理念是利用太阳光并模拟整个自然环境进行光闭合循环。这种方法被认为具有先进性,因为其是在相对温和的条件下,即在室温和常压力下,且没有额外的能量输入进行的反应。

(2)电催化:二氧化碳的电化学还原(CO2—RR)是一项创新技术,它可以直接利用电能以在两个电极之间建立电位差,从而允许在温和条件下将二氧化碳转化为增值化学产品。

(3)太阳能热化学转化:太阳能是可再生的能源,因为不需要额外的能量,也没有负面影响,因而使用直接太阳光照射转化二氧化碳的方法可能是最有效的方法。直接太阳能转换可以分为两种:热转换——太阳光被吸收转化为热能后再提取出来;量子转换——可以直接被光子吸收剂(例如半导体或有机化合物)获取然后转化输出,即上述的光催化。

(4)生物化学转化:二氧化碳的生物化学转化实质上就是通过“自然”光合作用来生产生物燃料,因为可以完全在自然状态下发生,所以用以生产化学品或燃料具有很大的吸引力。例如微藻方案,不仅没有额外的土地使用需求,还能够改善空气质量,并且只需要很少的用水量,最重要的是生产成本低于石油燃料使其具有相当的竞争力。

(5)热催化:氢气具有很高的能量,可用作二氧化碳转化的反应剂。随着可再生能源(风能,太阳能等)的开发,通过富余的电能电解水的方式解决了氢气的来源问题。因此,二氧化碳加氢因可大规模转化生产增值碳氢化合物而倍受关注。此外,各种碳氢化合物可通过二氧化碳加氢转化为甲醇和MTH两种反应而间接的生产出来。



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