礦化1噸二氧化碳,能夠產(chǎn)出140度電能,同時產(chǎn)出1.91噸、價值人民幣2000元到3000元的碳酸氫鈉。12月10日,中國工程院院士、四川大學(xué)校長謝和平介紹,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。
這是國際上首次開發(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直接發(fā)電的世界性難題。
如今,人類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會議上,中美簽署氣候變化聯(lián)合宣言,明確表示中國的碳排放量將在2030年達到峰值。
利用二氧化碳作為工業(yè)原料進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)均進行了示范性研究,但人們更應(yīng)注重對二氧化碳開發(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驗中,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,不同濃度的二氧化碳均可直接進行礦化發(fā)電,不需要進行二氧化碳捕捉過程。
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排放的廢棄電石渣和窯灰作為原料,進行實驗。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)成功實現(xiàn)了采用電石渣、有機廢堿、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)電的原料來穩(wěn)定輸出電能,在利用二氧化碳礦化發(fā)電的的同時還聯(lián)產(chǎn)高附加值的化工產(chǎn)品碳酸氫鈉,同時又處理了危害環(huán)境的工業(yè)廢物,形成了一條對環(huán)境友好的,可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的二氧化碳減排利用新途徑。
目前僅在小試規(guī)模下證實了二氧化碳礦化發(fā)電的可行性,為了進一步實現(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;針對不同礦物的化學(xué)性質(zhì),探索利用不同礦物進行二氧化碳礦化發(fā)電的催化機理和活化方法;揭示二氧化碳礦化發(fā)電過程中涉及的各種復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)原理及其機理。
在技術(shù)攻關(guān)方面,課題組將優(yōu)化實施
二氧化碳礦化發(fā)電的cmfc技術(shù)與裝置的各項參數(shù)及其制造工藝和精度;盡快實施二氧化碳礦化發(fā)電的中試研究。