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中科院重大科技突破:二氧化碳变汽油技术升级

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中科院重大科技突破:二氧化碳变汽油技术升级

石油这回还咋玩?

作者:小熊猫

光伏、核能、石墨烯……石油一直都在猜测,其会因为哪种能源、哪种技术的崛起而走向衰败。

就在5月2日,又一项砸石油饭碗的科技公之于众了——将CO2直接转化成汽油!

2017年5月2日,英国自然通讯杂志(Nature Communications)上发布了一篇文章——《将CO2直接转化成汽油》(Directly converting CO2 into a gasoline fuel)。

据悉,该篇论文是由中国科学院大连化学物理研究所碳资源小分子与氢能利用创新特区孙剑、葛庆杰研究员团队发表。该篇文章被审稿人评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。

将CO2直接转化成国V汽油?

该团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂,成功实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油。

图片来自论文:Directly converting CO2 into a gasoline fuel

在接近工业生产的条件下,该催化剂实现了CH4和CO的低选择性,烃类产物中汽油馏分烃(C5-C11)的选择性达到78%。汽油馏分主要为高辛烷值的异构烷烃和芳烃,基本满足国V标准对苯、芳烃和烯烃的组成要求。

据悉,而且该催化剂还具有较好的稳定性,可连续稳定运转1000小时以上,有良好的工业应用潜能。

虽然这项研究成果应用前景如何还有待检验,但就目前来看,在能源领域的确具有很大的突破性。

这项技术突破之处,其实并不单纯在于人类能够将CO2转换成汽油,而是在于,其可能解决令新能源最头疼的一个问题——储能。

石油和新能源的终极博弈——储能

光伏、风能等可再生能源,能否取代石油,大众习惯从能源体量上去比较。很多人认为光伏、水电、风电取代不了石油的重要原因,就是因为石油储量大。石油蕴藏的能量远非光伏、水电等所能比拟的。然而这却并非光伏、水电等可再生能源不能战胜石油的真正原因。

如果从能源体量上比较,核电远远高于石油,天然气也高于石油,煤炭同石油相比也不弱。那为何石油偏偏就成为了世界第一大能源,而不是其他?

石油成为世界第一大能源,原因是多方面的。一种能源是否具有优越性,要从多方面看。除了从能源总体体量上衡量,还需要从储能方式上看其是否具有优越性。

石油以液体形式存在,运输方便,使用方便,而且能量密度高。所以石油在储能方式上,有极强的优势。这是太阳能、风电等难以比拟的。

光伏、风能、水能等,都是以电能形式利用。电能,虽然使用广泛,但其一个很大的问题就在于储能不方便。

汽油车加满一箱油奔跑几百公里只需要短短几分钟,而目前最先进的电动车要奔跑几百公里,充电至少也在半小时以上。

除了存储能力极其有限的电池,你还能够想到有其他方便存储电能的方式吗?没有!

目前电池储能的能力,和石油相比相差甚远。所以光伏、水电等发出的电能,很难存储。

一旦太阳能、水能转化成电能,就要立即使用,因为不能存储。所以现在看似美好的清洁能源领域,总听说风、光、水、核集体陷“弃电”的事情。其原因就在于发出的电不能存储,在电力需求不足的时候,不得不弃。

而石油就不存在这种现象了,用不完,大不了埋在地下,或者存放在储油罐,随取随用。

相比光伏、水电,天然气由于其液化技术的发展,能够将气体转化成液化天然气(LNG)存储,便于运输,便于汽车、船舶使用。可以说,天然气当今的崛起,和其存储方式的升级优化有着密切关系。

可以看出,储能技术发展如何,决定着新能源、可再生能源能否在石油的统治之下杀出一条血路。

在前两年,石墨烯电池一度被认为是可再生能源的希望,其主要原因也是因为储能方式的升级。

石墨烯电池若可以实现快速充电,实际上就是对新能源储能方式的优化。

而将CO2直接转化为汽油,就为新能源储能方式的升级,提供了一条新的渠道。

若太阳能、水能、风能能以汽油的形式储存,就能很好解决其储能的难题。

而且以汽油作为储能方式,对新能源来说,好处远不止如此。

比石墨烯电池更有优势

其他能源想要取代石油,另外一个绕不开的问题就是石油现有输配体系的问题。

石油工业经历了100多年的发展,在交通方面,大部分基础设施都是围绕“油”建立的。有数据显示,目前全球汽车的保有量已经超过10亿辆,加油站数量超过数十万,全球运输石油管道的总长度加起来,估计也能绕地球好几圈。

如果发展诸如电动车之类的交通工具,需要重新修建大量的充电站,要想取代加油站、燃油汽车,需要付出的代价是难以想象的。这使得新能源很难具有经济性,也难以同石油匹敌。

这也是为什么,尽管现在油价不景气,众多的石油公司却并不担心石油会成为夕阳产业的原因。油价越低,石油反而比其他能源更具有竞争力,低油价会从经济上压制其他能源的发展。

但如果新能源能够转化成汽油存储,对于输配体系这一难题,就得到了直接的解决。因为转化成汽油,就无需要再建立新的输配体系,可以直接利用现有的输配设施。

从这一点上来说,CO2转汽油技术,比起石墨烯电池快速充电技术来讲,有更大的优势。

CO2 变汽油,前景一片坦荡?

CO2转化成汽油,虽然这项技术听起来很美好,但也存在着困难。例如,如何大量捕集CO2。 .

即便有技术能够把CO2轻松转变成汽油,如何捕集到大量的CO2却是个难题。

目前碳捕集封存技术(carbon capture and storage,CCS)主要目的是为了针对温室气体排放的问题,CO2的主要来源是从化石燃料电厂、钢铁厂等获取。

但来自于化石燃料电厂、钢铁厂的CO2量是非常有限的,恐怕并不足以生产出足够量的汽油供大众消费。

空气中CO2的体积含量仅为0.03%左右,所以也绝非理想的CO2来源。所以这一技术何时能够得以广泛应用,并不确定。

尽管如此,CO2转化成汽油,这一技术实现了在能源储存上的罕见突破,是绝非可以小视的。

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。

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中科院重大科技突破:二氧化碳变汽油技术升级

石油这回还咋玩?

作者:小熊猫

光伏、核能、石墨烯……石油一直都在猜测,其会因为哪种能源、哪种技术的崛起而走向衰败。

就在5月2日,又一项砸石油饭碗的科技公之于众了——将CO2直接转化成汽油!

2017年5月2日,英国自然通讯杂志(Nature Communications)上发布了一篇文章——《将CO2直接转化成汽油》(Directly converting CO2 into a gasoline fuel)。

据悉,该篇论文是由中国科学院大连化学物理研究所碳资源小分子与氢能利用创新特区孙剑、葛庆杰研究员团队发表。该篇文章被审稿人评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。

将CO2直接转化成国V汽油?

该团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂,成功实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油。

图片来自论文:Directly converting CO2 into a gasoline fuel

在接近工业生产的条件下,该催化剂实现了CH4和CO的低选择性,烃类产物中汽油馏分烃(C5-C11)的选择性达到78%。汽油馏分主要为高辛烷值的异构烷烃和芳烃,基本满足国V标准对苯、芳烃和烯烃的组成要求。

据悉,而且该催化剂还具有较好的稳定性,可连续稳定运转1000小时以上,有良好的工业应用潜能。

虽然这项研究成果应用前景如何还有待检验,但就目前来看,在能源领域的确具有很大的突破性。

这项技术突破之处,其实并不单纯在于人类能够将CO2转换成汽油,而是在于,其可能解决令新能源最头疼的一个问题——储能。

石油和新能源的终极博弈——储能

光伏、风能等可再生能源,能否取代石油,大众习惯从能源体量上去比较。很多人认为光伏、水电、风电取代不了石油的重要原因,就是因为石油储量大。石油蕴藏的能量远非光伏、水电等所能比拟的。然而这却并非光伏、水电等可再生能源不能战胜石油的真正原因。

如果从能源体量上比较,核电远远高于石油,天然气也高于石油,煤炭同石油相比也不弱。那为何石油偏偏就成为了世界第一大能源,而不是其他?

石油成为世界第一大能源,原因是多方面的。一种能源是否具有优越性,要从多方面看。除了从能源总体体量上衡量,还需要从储能方式上看其是否具有优越性。

石油以液体形式存在,运输方便,使用方便,而且能量密度高。所以石油在储能方式上,有极强的优势。这是太阳能、风电等难以比拟的。

光伏、风能、水能等,都是以电能形式利用。电能,虽然使用广泛,但其一个很大的问题就在于储能不方便。

汽油车加满一箱油奔跑几百公里只需要短短几分钟,而目前最先进的电动车要奔跑几百公里,充电至少也在半小时以上。

除了存储能力极其有限的电池,你还能够想到有其他方便存储电能的方式吗?没有!

目前电池储能的能力,和石油相比相差甚远。所以光伏、水电等发出的电能,很难存储。

一旦太阳能、水能转化成电能,就要立即使用,因为不能存储。所以现在看似美好的清洁能源领域,总听说风、光、水、核集体陷“弃电”的事情。其原因就在于发出的电不能存储,在电力需求不足的时候,不得不弃。

而石油就不存在这种现象了,用不完,大不了埋在地下,或者存放在储油罐,随取随用。

相比光伏、水电,天然气由于其液化技术的发展,能够将气体转化成液化天然气(LNG)存储,便于运输,便于汽车、船舶使用。可以说,天然气当今的崛起,和其存储方式的升级优化有着密切关系。

可以看出,储能技术发展如何,决定着新能源、可再生能源能否在石油的统治之下杀出一条血路。

在前两年,石墨烯电池一度被认为是可再生能源的希望,其主要原因也是因为储能方式的升级。

石墨烯电池若可以实现快速充电,实际上就是对新能源储能方式的优化。

而将CO2直接转化为汽油,就为新能源储能方式的升级,提供了一条新的渠道。

若太阳能、水能、风能能以汽油的形式储存,就能很好解决其储能的难题。

而且以汽油作为储能方式,对新能源来说,好处远不止如此。

比石墨烯电池更有优势

其他能源想要取代石油,另外一个绕不开的问题就是石油现有输配体系的问题。

石油工业经历了100多年的发展,在交通方面,大部分基础设施都是围绕“油”建立的。有数据显示,目前全球汽车的保有量已经超过10亿辆,加油站数量超过数十万,全球运输石油管道的总长度加起来,估计也能绕地球好几圈。

如果发展诸如电动车之类的交通工具,需要重新修建大量的充电站,要想取代加油站、燃油汽车,需要付出的代价是难以想象的。这使得新能源很难具有经济性,也难以同石油匹敌。

这也是为什么,尽管现在油价不景气,众多的石油公司却并不担心石油会成为夕阳产业的原因。油价越低,石油反而比其他能源更具有竞争力,低油价会从经济上压制其他能源的发展。

但如果新能源能够转化成汽油存储,对于输配体系这一难题,就得到了直接的解决。因为转化成汽油,就无需要再建立新的输配体系,可以直接利用现有的输配设施。

从这一点上来说,CO2转汽油技术,比起石墨烯电池快速充电技术来讲,有更大的优势。

CO2 变汽油,前景一片坦荡?

CO2转化成汽油,虽然这项技术听起来很美好,但也存在着困难。例如,如何大量捕集CO2。 .

即便有技术能够把CO2轻松转变成汽油,如何捕集到大量的CO2却是个难题。

目前碳捕集封存技术(carbon capture and storage,CCS)主要目的是为了针对温室气体排放的问题,CO2的主要来源是从化石燃料电厂、钢铁厂等获取。

但来自于化石燃料电厂、钢铁厂的CO2量是非常有限的,恐怕并不足以生产出足够量的汽油供大众消费。

空气中CO2的体积含量仅为0.03%左右,所以也绝非理想的CO2来源。所以这一技术何时能够得以广泛应用,并不确定。

尽管如此,CO2转化成汽油,这一技术实现了在能源储存上的罕见突破,是绝非可以小视的。

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。