二氧化碳制汽油裝置已上馬!儲能效率是鋰電池20倍,兩種汽車誰贏

前幾年“水變油”的騙局在網上流行了好一陣子,現在更天方夜譚的訊息又出來了:人類呼吸時撥出的二氧化碳,可以直接轉化為汽油了?

當然,用騙局和它相提並論就太貶低了,因為這是一項由中科院在今年3月4日釋出的、已實驗成功的技術成果!

二氧化碳制汽油裝置已上馬!儲能效率是鋰電池20倍,兩種汽車誰贏

這項技術往大了說,可以促進碳中和,緩解全球變暖;往小了說,也可以出產標準汽油,降低價格,改善民生。

當然,也有人提出質疑:

汽油燃燒後還是會變成二氧化碳,你在這裡轉來轉去,期間還有不少能量損耗,到底有沒有實用性?就算成功,成本能低到可商用嗎?

於是,今天就隨筆者來簡單瞭解一下這項技術,找到我們想要的答案。

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被全球權威認可的“創新”

這項技術其實沒有想象中那麼異想天開,因為二氧化碳本來就可以經過植物的光合作用轉化為有機物,而汽油也只是龐大有機物家族中的一員,所以理論上來說,只需要在二氧化碳中加入氫元素和大量的能量,造出汽油的可能性是存在的。

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這個想法也得到了外國權威的認可,2017年,那時,《自然》雜誌上專版刊登了這項二氧化碳加氫制汽油的技術,對來自中國的研究團隊表達了創新的肯定。

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論文標題:“直接”轉化二氧化碳為汽油

當然,如果只有創新肯定是走不遠的,因為還有很多等待著科學家們去解決的問題,而這些也被我國科學家一一克服了。

技術的意義何在?

現在“石油枯竭論”已經不攻自破,這代表著人類在找到新的替代能源之前,基本上可以無節制地使用石油,也就意味著汽油的供應是無限量的。但是,自主尋找製造汽油的方法依然是有必要的。

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因為石油現在不單單是一種能源物質,同時也是一種經濟、政治的籌碼,而我國在全球的石油局勢上實際上並不佔優勢,是很容易受到牽扯的。

這不,這次國內的汽油價格攀升,其實就是英美對俄羅斯的制裁所導致的結果,我國雖然是無關者,卻也難免受到了影響,如此看來,一個國家汽油的獨立度顯然是越高越好的。

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但這隻能說是次要原因,這項技術真正的目的比較容易被忽視,那就是“儲能”。

說到儲能,就會想到電池、電容等等技術,可二氧化碳制汽油怎麼會和它們相同呢?

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先來確立一下基本知識,汽油是C4~C10各族烴類的混合物,它之所以能當作能源物質,內部的“碳氫化學鍵”(下簡稱“碳氫鍵”)能在燃燒時釋放大量的能量。

也正是因為碳氫鍵的存在,讓汽油的能量密度達到了47。3MJ/kg,算上燃油機30%~70%的效率,就算取最低值30%,也是鋰電池的20倍左右(鋰離子電池的能量密度是0。46~0。72MJ/kg)。

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以飛機來舉例子,假設它飛一趟越洋航班需要消耗100噸燃油,換成同等的鋰電池大概需要兩千多噸!先不論成本問題,光是自重就已經讓飛機寸步難行了。

不難看出,碳氫鍵的放能效率,遠非是人造電池能比的,這也是現今新能源汽車仍然在和燃油汽車“拉扯”的理由之一。

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換句話說,放能效率其實也就是儲能效率。比起將能量儲藏在佔地方的電池中,顯然是將其轉化為化學能,儲藏在碳氫鍵中更安全、更高效。

“儲能”和“固碳”,本質都是廢物利用

可是,汽油中的碳氫鍵是在自然中生成的,這玩意要怎麼人造呢?能量又要從哪裡變出來?

其實能量還真不缺,主要是來自風能、太陽能和工業廢電等不方便直接輸入電網利用的能量,也就是俗稱的“廢電”。

而原料的二氧化碳和氫氣也不難獲取,剩下的就是讓他們在吸收能量,發生反應,生成相對穩定、儲能效率高的汽油了。

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現在問題又來了,那就是二氧化碳比起它的“孿生兄弟”一氧化碳,是一種過於穩定、在空氣中不可活化的物質,甚至還可以當成阻隔氧氣的滅火劑,這樣穩定的物質想要讓它“活躍”起來,難度無疑是很高的。

這時候,就要輪到催化劑的出場了,它是一種能降低反應“門檻”,加快反應速度的物質,雖然要加在反應原料當中,但卻不能參與反應的總過程。

經過多年研究,科學家們自主設計出了一種多功能複合催化劑,內含三種互相補充的活性物質,可以連續穩定運轉1000小時以上。加在二氧化碳和氫氣當中,可以順利地“三步跳”,最終生成汽油。

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它看似是個耗能的反應,其實正好相反:因為“消耗”的能量大部分都儲藏到化學鍵中去了。相當於把不好利用的風能、太陽能轉化成了好用的化學能,儲存在汽油當中,既穩定,效率又高。

另一個值得矚目的價值,則是它在環境方面的貢獻。不知各位是否注意到:

二氧化碳轉化為汽油,汽油再燃燒生成二氧化碳,這個過程本質沒有用到任何的化石燃料,這一加一減,總的碳排放量是守恆的,也可以說這個過程是“碳中性”的。

畢竟我們溫室效應的罪魁禍首其實不是二氧化碳本身,而是在不斷燃燒化石能源中,那部分“多出來的”二氧化碳。想象一下,假設全世界完全使用這種技術來生產汽油,那麼汽車所帶來的溫室效應就直接不存在了!

它看似是給燃油汽車加了一分,但何嘗不是另一種意義上的新能源呢?

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當然,現實不會那麼美好,因為在向它供能的時候,可能還會產生額外的火電排放。但這些問題都是次要的了,“二氧化碳制汽油”這項技術是一個基礎研究,僅僅是人類擺脫對煤、對石油依賴的第一步。

而隨著我國首創的千噸級裝置開車成功,更多的成果會出現在現實當中,可能問題也會接踵而至,但解決它們是科學家在未來的任務,現在,我們只需享受這項技術給我們帶來的喜悅和希望。

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