能源效率

碳可以帮助全球经济脱碳

莱斯大学的研究人员认为,分解碳氢化合物分子有助于全球经济脱碳。

通过玉博伊德 2021年8月9日
莱斯大学的Matteo Pasquali是一名化学工程师、化学家、材料科学家和碳中心研究计划的主任。Courtesy: Jeff Fitlow, Rice University

虽然听起来有点矛盾,莱斯大学碳材料专家Matteo Pasquali认为,碳可以使全球经济脱碳。帕斯夸里认为,碳氢化合物分子可以分裂成氢和固体碳,而不是燃烧的石油和天然气。这样,氢就可以作为一种不产生二氧化碳的清洁燃料使用,而固体碳则可以成为一种廉价而充足的高性能材料来源,广泛应用于各行各业。

“每年,我们以石油、煤炭和天然气的形式从地下提取超过100亿吨碳,”他说Pasquali他是一位化学工程师、化学家和材料科学家碳中心.“这一活动占全球经济的7%,我们需要所有可能的氢资源。我们可以继续生产这些碳氢化合物,只要我们不燃烧它们。

碳中心是一个基于赖斯的气候变化研究项目。该项目旨在利用碳氢化合物作为原料,生产清洁的氢能源和固体碳产品,以替代碳足迹大的材料。

在一个网上发表意见文件本周在美国国家科学院院刊帕斯夸里(Pasquali)和壳牌(Shell)退休的化学和催化首席科学家卡尔·梅斯特(Carl mester)讨论了如何从燃烧碳氢化合物过渡到分解它们。

帕斯夸里说,这项技术已经存在,既可以分离碳氢化合物,也可以制造固体碳材料,供广泛的工业应用。他已经研究碳纳米管近20年了,并开创了将纳米材料纺成可缝纫的线状纤维的方法,这种纤维不仅能导电,还能导电。

“诀窍就在那里,”帕斯夸里说。“我们可以制造出性能优于金属的纳米管纤维和复合材料,但我们需要高效地扩大制造过程,这样这些材料才能在价格上与金属竞争。如果高性能碳材料足够丰富,在价格上可以与金属竞争,那么市场力量就会取而代之,我们就可以淘汰金属,而目前金属的开采、加工和提炼需要我们每年12%的全球能源预算。”

帕斯夸里和梅斯特在《美国国家科学院院刊》的论文中说,向碳氢化合物分离而不是燃烧的世界过渡,“将带来制造业就业的强劲增长,其中大部分将停留在已经拥有油气的地方。”他们说,没有一个单独的政府或政府联盟能够实现过渡。相反,他们认为,企业领导人、慈善家、政府官员、科学家和其他人士有动力实现这一转变,他们应该共同努力实现这一转变。

帕斯夸里表示:“我们的处境与几十年前的太阳能类似:我们知道我们可以提供性能,但必须改善制造和规模,以降低成本。”“我们必须比太阳能更快地到达那里。”

碳中心于2019年12月启动,壳牌承诺提供1000万美元,普睿司曼集团和三菱公司(美洲)提供支持。它与工业伙伴合作,资助和指导基础科学和工程技术,将碳氢化合物分离成清洁的氢能源和有价值的碳材料。


玉博伊德
作者简介:杰德·博伊德,莱斯大学。
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