¿Puede el Instituto Dalian de Física Química convertir directamente el dióxido de carbono en gasolina? ¿Qué opinas?

Recientemente me estaba preparando para el examen oral y ENERGÍA SOSTENIBLE participó en INTRODUCCIÓN. He visto a muchos amigos plantear el tema de la conversión de energía termodinámica, es decir, si se usa una gran cantidad de energía para preparar hidrógeno y se proporciona una temperatura lo suficientemente alta o un sobrepotencial para reducir el dióxido de carbono para producir metanol, la energía que puede proporcionar no puede ser más que la energía consumida. Este es un buen punto y tiene sentido. De hecho, la energía química producida por el metanol puede ser sólo el 10% o menos de la energía eléctrica o térmica consumida, mientras que el consumo de metanol producirá la misma cantidad de dióxido de carbono, más el dióxido de carbono liberado durante el craqueo del petróleo y del petróleo natural. gas para producir hidrógeno, tampoco parece ser capaz de reducir las emisiones de dióxido de carbono. Esto casi hace que este artículo y la investigación en áreas similares sean una broma. De hecho, los científicos son los mejores en aritmética (de lo contrario, el salario de los estudiantes de doctorado no sería tan bajo, cubriéndose la cara con las manos), y la gente de la Fundación Nacional de Ciencias y los Comités Nacionales de Financiamiento no serían tan estúpidos como para gastar dinero. en cosas completamente inútiles.

Hay varios conceptos que conviene aclarar aquí: 1. Hay una gran cantidad de energía en la tierra, y no nos falta, pero es muy poca la que se puede aprovechar directamente. ¿Por qué dices eso? Además de la energía fósil, también tenemos energía eólica, hidráulica, geotérmica, solar, nuclear y muchas otras fuentes de energía abundantes. Sin embargo, la única energía que podemos utilizar directamente es la energía de biomasa, que puede quemarse directamente y. la eficiencia de conversión es aproximadamente del 40% al 50% de los motores de combustión interna convierten la energía química en energía y la utilizan. Por supuesto, también utilizamos electricidad, que también es una energía limpia que podemos utilizar directamente. Pero desafortunadamente, la electricidad no es una fuente de energía y no existe una mina de electricidad interminable a la que los humanos puedan conectar miles de millones de cargadores. fuerza. Los humanos tenemos innumerables formas de generar electricidad, pero no existen formas lo suficientemente eficientes de almacenarla. Mi padre se ha dedicado a la investigación en la industria de conservación del agua y en el campo de la informática, y participó en el control automático de generadores hidroeléctricos en las presas de Gezhouba y Tres Gargantas. Cuando era niño, cuando mi padre me habló de la presa que almacenaba agua para generar electricidad, le pregunté por qué no liberaba toda el agua almacenada para solucionar el problema del suministro insuficiente de energía en verano. De hecho, la producción actual de las centrales hidroeléctricas y térmicas está conectada directamente al sistema eléctrico a través de innumerables subestaciones y líneas de transmisión. Según el principio del tablero más bajo, la potencia de entrada en realidad está determinada por la potencia de salida, es decir, cuánta electricidad se utiliza para generar electricidad y el exceso. Toda la electricidad se desperdicia en la red y no se puede ahorrar.

Aunque contamos con dispositivos de almacenamiento de energía como capacitores, supercondensadores, baterías de iones de litio y baterías de sulfato de plomo, en el análisis final la energía eléctrica se convierte en energía química y energía potencial, y el propósito es Ciclos de carga y descarga en lugar de Diseñados para fines de almacenamiento de energía, seguramente será imposible crear decenas de miles de millones de baterías de iones de litio para almacenar electricidad durante mucho tiempo. Por lo tanto, la función más importante de la presa de las Tres Gargantas no es generar electricidad, sino almacenar y regular la distribución de energía, almacenar energía en forma de energía potencial gravitacional y liberar agua de manera adecuada para generar electricidad durante los períodos secos. Así que cada año, durante la temporada de inundaciones, cuando se fuerza a abrir las compuertas y se libera agua para ajustar el pico de inundación, se puede ver la expresión de dolor en el rostro del Ministro de Recursos Hídricos, porque lo que se libera es energía y dinero desperdiciado.

2 La energía solar y la energía eólica pueden proporcionar energía abundante pero inestable, por lo que no pueden conectarse a la red eléctrica para un uso normal. Especialmente la energía solar se ve muy afectada por el medio ambiente y no tiene una producción estable. Por lo tanto, necesitamos urgentemente un material limpio y libre de contaminación para almacenar energía eléctrica para su mejor utilización directa. La respuesta obvia es el combustible. Los combustibles incluyen, entre otros, hidrógeno, amoníaco, metano, metanol, etanol, alcanos de 4 a 8 carbonos y más. Durante muchos años se ha estudiado cómo maximizar el uso de estas fuentes de energía. Después de todo, la eficiencia de los motores de combustión interna tiene un límite superior teórico. La mejor manera de utilizar estas fuentes de energía parece ser 3. Las pilas de combustible, cuyo límite superior teórico para convertir la energía química en energía eléctrica es del 100%, y los motores eléctricos son mucho más eficientes que los motores de combustión interna, por lo que las pilas de combustible están diseñadas para gradualmente Reemplazar los motores de combustión interna. Sin embargo, aparte del problema del catalizador de la propia pila de combustible que queda por resolver, ¿de dónde procede el combustible? La energía fósil eventualmente se agotará y este día no está muy lejos. Otros combustibles, como las pilas de combustible de hidrógeno y oxígeno, pueden obtener oxígeno del aire, pero ¿qué pasa con el hidrógeno? En esta etapa, la mayor parte del hidrógeno producido artificialmente proviene de la reformación del metano con vapor, un proceso que consume enormes cantidades de energía. La cantidad de hidrógeno utilizada para proporcionar amoníaco por sí sola representa el 1% del consumo anual global de energía y el 3% del dióxido de carbono anual. emisiones.

Así que, por supuesto, no podemos preparar hidrógeno para pilas de combustible consumiendo energía fósil. Es un desperdicio de dinero. Y la industria del petróleo no sólo proporciona gasolina, sino que también suministra casi todas las materias primas para la industria de la síntesis orgánica. que no están disponibles para nosotros en esta etapa. Se obtienen mediante síntesis molecular inorgánica simple.

4. Sin utilizar petróleo, fotólisis del agua o electrólisis del agua, tenemos una gran cantidad de electricidad, pero no podemos almacenarla ¿Cómo obtener hidrógeno? La electrólisis del agua es una buena forma de almacenar energía. El hidrógeno se precipita en el cátodo, el oxígeno se precipita en el ánodo y la energía eléctrica se convierte en energía química y se almacena en el hidrógeno. Al mismo tiempo, la electrólisis del agua y las células solares se pueden combinar para preparar PEC que fotodegradan el agua, utilizando energía solar ubicua para dividir el agua y almacenarla de energía. Como gas, el hidrógeno naturalmente tiene grandes dificultades de almacenamiento, como ser difícil de comprimir, inflamable, explosivo, inestable y difícil de liberar. Por lo tanto, el uso de materiales MOF y Pd para almacenar hidrógeno es un campo nuevo. ¿Para qué más se puede utilizar el hidrógeno producido? Se puede utilizar para reducir el dióxido de carbono para producir metanol o hidrocarburos poliol, y reducir el nitrógeno también es una buena opción. Más importante aún, bajo la acción del voltaje, el agua y el dióxido de carbono pueden generar directamente oxígeno y alcohol. Este dispositivo se llama hoja artificial y puede realizar la fotosíntesis artificial y fijar carbono y nitrógeno. Tanto Yang Peidong como Yaji de Berkeley están haciendo esto. Líderes en el campo. Por lo tanto, cuando la tecnología de división de fotoagua y la tecnología electrocatalítica maduren y se comercialicen, la energía para la reducción de hidrógeno y dióxido de carbono puede provenir completamente de la energía solar y el agua, por lo que no hay necesidad de preocuparse por la eficiencia de conversión de energía de los productos producidos. simplemente convirtiendo innumerables cantidades de energía que no se pueden utilizar directamente. Siempre es rentable almacenar algo (al mismo tiempo,

Volviendo al problema en sí, el propio dióxido de carbono es uno de los principales culpables del efecto invernadero. efecto, y los motores de combustión interna y la generación de energía térmica inevitablemente producen Con una gran cantidad de emisiones de dióxido de carbono, ningún país reducirá fácilmente las emisiones de dióxido de carbono por el bien del desarrollo económico. Por lo tanto, la conversión de dióxido de carbono es particularmente importante ya que hay esperanza. que el dióxido de carbono se puede convertir en combustible a través de fuentes de energía limpias como la energía eólica solar y las materias primas industriales. ¿Por qué no sustituir la cada vez más escasa energía fósil? Este campo todavía tiene un largo camino por recorrer. Algunas personas piensan que es imposible lograr la comercialización, y algunas personas piensan que este artículo es solo un pequeño progreso, ni siquiera un gran avance. Algunas personas dicen que esta investigación es un sensacionalismo sin sentido y un comportamiento para ganar dinero. En el primer párrafo, debería poder ver que esta dirección es lo que los científicos de materiales pueden pensar en una de las formas más apropiadas de resolver el problema (por supuesto, las comunidades biológica y geológica también tienen su propio conjunto de ideas), y Este método no es un campo independiente, sino docenas de campos de investigación superpuestos, cada uno de los cuales es responsable de resolver parte del problema con esta tecnología, por lo que cuando miras cada una de estas áreas de forma aislada, tiendes a pensar en esta investigación como un investigaciones innovadoras, o incluso innovadoras, y algunos dicen que son montones de dinero. Entonces, cuando miras cada área de forma aislada, tiendes a pensar que la investigación es inútil o incluso ridícula, pero cuando miras el problema en su conjunto, miras hacia abajo y. Vea todo el asunto cuando la solución a un problema se reconstruya poco a poco en un gigante sofisticado, se maravillará de la grandeza de la luz de la sabiduría humana. Cada artículo intenta resolver un problema técnico y tratar de proporcionar nuevas ideas. resolver el problema, o probar o derrocar a otros. Las ideas propuestas son los esfuerzos y la previsión de todos los investigadores lo que evita que entremos en pánico y nos apresuremos a enfrentar posibles crisis en el futuro (sin embargo, hablé con los estudiantes en la clase de laboratorio a. Hace unos días, durante la charla, también mencioné que la prioridad de la investigación científica es definitivamente menor que el desarrollo económico, la agricultura, el ejército, la educación, etc. Lo primero es garantizar que los humanos puedan sobrevivir y que las personas puedan vivir y trabajar. paz y satisfacción.) Sólo cuando podamos vivir y trabajar en paz y satisfacción y tener suficiente comida y ropa podremos invertir una gran cantidad de fondos excedentes en investigación científica. La mayoría de los resultados de la investigación científica básica no pueden transformarse directamente en competitividad central. y dinero en muchos años, por lo que Trump ha recortado la financiación de la investigación científica para construir la Gran Muralla a lo largo de la frontera. Después de todo, el daño causado por el calentamiento global es mucho menos directo y rápido que las amenazas que plantea un aumento de 5 puntos. en el desempleo y las armas nucleares recientemente desplegadas por países enemigos, sin mencionar la partícula de Higgs, las ondas gravitacionales de la materia oscura y la radiación de fondo de microondas, las mutaciones de las células cancerosas y muchos más. (Sin mencionar la partícula de Higgs, las ondas gravitacionales de la materia oscura, la radiación cósmica de fondo de microondas, las mutaciones de las células cancerosas, etc., que están completamente fuera del alcance de la vida diaria)