CN105296031A - 一种室温下co2转化为合成燃料的方法 - Google Patents

一种室温下co2转化为合成燃料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105296031A
CN105296031A CN201510683972.XA CN201510683972A CN105296031A CN 105296031 A CN105296031 A CN 105296031A CN 201510683972 A CN201510683972 A CN 201510683972A CN 105296031 A CN105296031 A CN 105296031A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ball
ball milling
milling
metal
synthol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510683972.XA
Other languages
English (en)
Inventor
刘永锋
蒲凯超
杨亚雄
潘洪革
高明霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201510683972.XA priority Critical patent/CN105296031A/zh
Publication of CN105296031A publication Critical patent/CN105296031A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种室温下CO2转化为合成燃料的方法，包括以下步骤：室温下，金属氢化物、金属铝氢化物、金属硼氢化物中的至少一种与CO2球磨，获得含CH4、H2和CO的合成燃料气体。该方法中CO2转化效率高，室温下即可实现，反应过程可控性强，易于操作，利于规模化生产，且制备得到的合成燃料的燃烧产物为二氧化碳和水，可再次循环使用，对环境友好；合成燃料也可进一步反应，生成液体燃料。

Description

一种室温下CO2转化为合成燃料的方法
技术领域
本发明涉及温室气体CO2的处理、转化和再利用领域，具体涉及一种室温下CO2转化为合成燃料的方法。
背景技术
二氧化碳是碳基化合物氧化的最终产物，同时也是生物体中碳的重要来源之一。工业革命以后，随着人类对化石能源的大量消耗，大气中CO2的浓度比起工业革命之前明显提高。作为温室气体之一，CO2在大气中含量的上升会导致大气热量辐射减慢，进而导致全球气温的上升，即所谓的“温室效应”。
温室效应显著加速了两极积冰的融化，使海平面迅速升高，人口密集的低海拔地区因此受到严重威胁。如果全球变暖的趋势不加以控制，在某些地区会导致灾难性的后果。因此控制CO2的排放量是人类面临的迫切任务。
为了减少CO2含量升高给全球生态环境带来的严重影响，目前人类采取多种措施来降低CO2的排放量，主要的思路有以下两类：第一类是降低CO2的排放量，主要的措施是采取各种技术手段提高化石能源的利用效率，或者使用绿色清洁能源代替化石燃料；第二类是贮存或者再利用排放的CO2，即CO2捕获和封存技术(CCS)和CO2捕获和再利用技术(CCU)，把CO2作为丰富、廉价和无毒的碳源，使之转化为人类可以利用的各种化合物，是一条变废为宝，行之有效的减排途径，目前得到了人们的广泛关注。
目前，CO2转化再利用的方法可以概括为以下几种：(1)化学转化法，即经过各种化学反应转化为甲烷、尿素等重要化工原料；(2)光化学催化还原法，即模仿生物体内的过程还原CO2；(3)化学和电化学还原，主要还原为羧酸类和CO；(4)利用生物转化方法转化为醇类和糖类；(5)与甲烷反应成为CO、H2等合成燃料；(6)转化为碳酸盐等无机物。
但是，现有的CO2的转化方法不同程度地面临着反应温度高，CO2转化效率低，操作过程可控性差，操作复杂等问题。因此迫切需要开发一种更加简单、便捷、高效、环境友好、可控性好的CO2转化方法。
发明内容
本发明提供了一种操作简单，转化率高，可控性强，低能耗的CO2气体转化方法；该方法制备得到的合成燃料主要成分为CH4、H2和CO，混合气体的各成分热值高，均在工业生产中有重要的作用，并且燃烧产生的二氧化碳可以再次转化，循环利用。
一种室温下CO2转化为合成燃料的方法，包括以下步骤：室温下，将金属氢化物、金属铝氢化物、金属硼氢化物中的至少一种与CO2球磨，获得含CH4、H2和CO的合成燃料气体。
将金属氢化物、金属铝氢化物、金属硼氢化物中的至少一种与CO2进行球磨，球磨的过程中会发生氧化还原反应，可得到含CH4、H2和CO等合成燃料气体。根据球磨原料的不同，最终产生的合成燃料气体的种类存在一些差别，如：AlH3与CO2球磨得到的是合成燃料气体有CO、H2、CH4和C2H2。
具体地，述的金属氢化物为碱金属氢化物、碱土金属氢化物、第三主族金属氢化物中的至少一种。
所述的金属铝氢化物为碱金属铝氢化物、碱土金属铝氢化物中的至少一种。
所述的金属硼氢化物为碱金属硼氢化物、碱土金属硼氢化物、过渡金属硼氢化物中的至少一种。
作为优选，所述CO2气体的压力为0.1～100atm。CO2气体的压力太低，易造成转换速率慢，转换效率低；CO2气体的压力太大，对反应器的气密性要求高，存在安全隐患。
本发明中只要能提供机械化学力的球磨方式均可，优选地，所述球磨包括行星式球磨、卧式球磨和振动式球磨。
作为优选，所述球磨为行星式球磨或卧式球磨时，球磨条件为：球料比为1～150:1，球磨转速为100～600转/分钟，球磨时间为0.1～70小时。
作为优选，所述球磨为振动式球磨时，球磨条件为：球料比为1～150:1，振动频率为800-1200周/分钟，球磨时间为0.1～70h。
在上述球料比、球磨转速及球磨时间内，可以保证球磨的效率，充分发挥球冲击的作用，促进氧化还原反应的进行，得到组分比例不同的合成燃料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明方法过程简单，易于操作，可控性强，能耗低且环境友好；
2)本发明二氧化碳的转化效率高，并将其转换为可以广泛应用的合成燃料；
3)所得合成燃料无需后续处理，可直接做相应的工业应用；
4)所得合成燃料经后续处理，可进一步合成液体燃料。
附图说明
图1为本发明实施例1中LiH和CO2球磨制备合成燃料的质谱图。
图2为本发明实施例2中NaBH4和CO2球磨制备合成燃料的质谱图。
图3为本发明实施例3中MgH2和CO2球磨制备合成燃料的质谱图。
图4为本发明实施例4中LiAlH4和CO2球磨制备合成燃料的质谱图。
图5为本发明实施例5中NaAlH4和CO2球磨制备合成燃料的质谱图。
具体实施方式
实施例1
在氩气气氛的手套箱中，称取1.5gLiH，装入带阀门的不锈钢球磨罐中，磨球为不锈钢球，球料比为60：1。将装有LiH的球磨罐抽真空后充入10atm的二氧化碳。然后将球磨罐放在行星式球磨机上，以400转/分钟的转速球磨24小时，CO2气体基本转变为合成燃料。
图1为不同球磨时间后制备得到合成燃料气体的质谱检测结果。结果显示，球磨6h和24h后气体质谱信号中，质荷比为1、2、14、15、16、28的位置存在峰位，质荷比1和2附近的峰位表明该方法成功合成了H2，质荷比14、15和16附近的峰位表明该方法成功合成了CH4，质荷比28附近的峰位表明该方法成功合成了CO。
实施例2
在氮气气氛的手套箱中，称取1gNaBH4，装入带阀门的不锈钢球磨罐中，磨球为不锈钢球，球料比为90：1。将装有NaBH4的球磨罐抽真空后充入5atm的二氧化碳。然后将球磨罐放在行星式球磨机上，以450周/分钟的频率球磨12小时，CO2气体基本转变为合成燃料。
图2为制备得到合成燃料气体的质谱检测结果，结果显示质荷比为1、2、15、16、28、29的位置存在峰位，质荷比1和2附近的峰位表明该方法成功合成了H2，质荷比15和16附近的峰位表明该方法成功合成了CH4，质荷比28和29附近的峰位表明该方法成功合成了CO。
实施例3
在氩气气氛的手套箱中，称取1.5gMgH2，装入带阀门的不锈钢球磨罐中，磨球为不锈钢球，球料比为60：1。将装有MgH2的球磨罐抽真空，然后充入10atm的二氧化碳。然后将球磨罐放在振动式球磨机上，以600周/分钟的频率球磨6小时，CO2气体部分转变为混合合成燃料。
图3为制备得到合成燃料气体的质谱检测结果，结果显示质荷比为1、2、14、16、28和29的位置存在峰位，质荷比1和2附近的峰位表明该方法成功合成了H2，质荷比14和16附近的峰位表明该方法成功合成了CH4，质荷比28和29附近的峰位表明该方法成功合成了CO。另外，质荷比44附近的峰位表明该实施例中还存在CO2残留。
实施例4
在氩气气氛的手套箱中，称取1gLiAlH4，装入带阀门的不锈钢球磨罐中，磨球为不锈钢球，球料比为90：1。将装有LiAlH4的球磨罐抽真空，然后充入4atm的二氧化碳。然后将球磨罐放在卧式球磨机上，以500周/分钟的频率球磨15小时，CO2气体基本转变为合成燃料。
图4为制备得到合成燃料气体的质谱检测结果，结果显示质荷比为1、2、15、16和28的位置存在峰位，质荷比1和2附近的峰位表明该方法成功合成了H2，质荷比15和16附近的峰位表明该方法成功合成了CH4，质荷比28附近的峰位表明该方法成功合成了CO。另外，质荷比44附近的峰位表明该实施例中还存在CO2残留。
实施例5
在氮气气氛的手套箱中，称取1gNaAlH4，装入带阀门的不锈钢球磨罐中，磨球为不锈钢球，球料比为100：1。将装有NaAlH4的球磨罐抽真空，然后充入12atm的二氧化碳。然后将球磨罐放在行星式球磨机上，以420周/分钟的频率球磨12小时，CO2气体基本转变为合成燃料。
图5为制备得到合成燃料气体的质谱检测结果，结果显示质荷比为1、2、14、15、16、28的位置存在峰位，1和2附近的峰位表明该方法成功合成了H2，14、15和16附近的峰位表明该方法成功合成了CH4，28附近的峰位表明该方法成功合成了CO。另外，质荷比44附近的峰位表明该实施例中还存在CO2残留。
实施例6～13
与实施例1的方法相同，仅对金属氢化物、金属铝氢化物或金属硼氢化物的种类和二氧化碳气氛压力做相应改变。表1列出了不同氢化物的种类和二氧化碳压力下制备得到的混合气体成分。
表1不同氢化物的种类和二氧化碳压力下制备得到的混合气体成分。
由表1中数据可以看到，利用本发明方法可以在室温下通过各类金属氢化物、金属铝氢化物或金属硼氢化物与CO2之间的机械化学反应将CO2转化为合成燃料。

Claims (8)

1.一种室温下CO2转化为合成燃料的方法，其特征在于，包括以下步骤：室温下，金属氢化物、金属铝氢化物、金属硼氢化物中的至少一种与CO2球磨，获得含CH4、H2和CO的合成燃料气体。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金属氢化物为碱金属氢化物、碱土金属氢化物、第三主族金属氢化物中的至少一种。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金属铝氢化物为碱金属铝氢化物、碱土金属铝氢化物中的至少一种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金属硼氢化物为碱金属硼氢化物、碱土金属硼氢化物、过渡金属硼氢化物中的至少一种。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CO2气体的压力为0.1～100atm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的球磨包括行星式球磨、卧式球磨和振动式球磨。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述球磨为行星式球磨或卧式球磨时，球磨条件为：球料比为1～150:1，球磨转速为100～600转/分钟，球磨时间为0.1～70小时。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述球磨为振动式球磨时，球磨条件为：球料比为1～150:1，振动频率为800-1200周/分钟，球磨时间为0.1～70h。
CN201510683972.XA 2015-10-20 2015-10-20 一种室温下co2转化为合成燃料的方法 Pending CN105296031A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510683972.XA CN105296031A (zh) 2015-10-20 2015-10-20 一种室温下co2转化为合成燃料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510683972.XA CN105296031A (zh) 2015-10-20 2015-10-20 一种室温下co2转化为合成燃料的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105296031A true CN105296031A (zh) 2016-02-03

Family

ID=55193875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510683972.XA Pending CN105296031A (zh) 2015-10-20 2015-10-20 一种室温下co2转化为合成燃料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105296031A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106316732A (zh) * 2016-08-19 2017-01-11 扬州大学 一种利用碱金属氢化物在室温机械球磨条件下还原二氧化碳制备清洁燃料的方法
CN107055471A (zh) * 2017-06-16 2017-08-18 扬州大学 一种利用碱金属氢化物在室温下还原二氧化碳制备氢气的方法
CN107188118A (zh) * 2017-06-16 2017-09-22 扬州大学 一种利用碱土金属氢化物制备氢气甲烷混合燃料的方法
CN114105723A (zh) * 2021-11-26 2022-03-01 西安交通大学 一种二氧化碳通过金属氢化物转化为甲烷的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4383837A (en) * 1979-12-28 1983-05-17 Atlantic Richfield Company Efficient methane production with metal hydrides
JP2002104811A (ja) * 2000-06-30 2002-04-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 二酸化炭素還元装置
JP2010280574A (ja) * 2009-06-02 2010-12-16 Hiroshima Univ メタンの製造方法
CN102597181A (zh) * 2009-08-06 2012-07-18 格雷特波因特能源公司 碳质原料的氢化甲烷化方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4383837A (en) * 1979-12-28 1983-05-17 Atlantic Richfield Company Efficient methane production with metal hydrides
JP2002104811A (ja) * 2000-06-30 2002-04-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 二酸化炭素還元装置
JP2010280574A (ja) * 2009-06-02 2010-12-16 Hiroshima Univ メタンの製造方法
CN102597181A (zh) * 2009-08-06 2012-07-18 格雷特波因特能源公司 碳质原料的氢化甲烷化方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王葆仁: "《有机合成反应 上册》", 31 January 1981, 科学出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106316732A (zh) * 2016-08-19 2017-01-11 扬州大学 一种利用碱金属氢化物在室温机械球磨条件下还原二氧化碳制备清洁燃料的方法
CN107055471A (zh) * 2017-06-16 2017-08-18 扬州大学 一种利用碱金属氢化物在室温下还原二氧化碳制备氢气的方法
CN107188118A (zh) * 2017-06-16 2017-09-22 扬州大学 一种利用碱土金属氢化物制备氢气甲烷混合燃料的方法
CN114105723A (zh) * 2021-11-26 2022-03-01 西安交通大学 一种二氧化碳通过金属氢化物转化为甲烷的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tang et al. State-of-the-art hydrogen generation techniques and storage methods: A critical review
Zhang et al. A comprehensive review of the promising clean energy carrier: Hydrogen production, transportation, storage, and utilization (HPTSU) technologies
CN106977369A (zh) 一种综合利用电能联合制甲醇及氨的装置及方法
CN105296031A (zh) 一种室温下co2转化为合成燃料的方法
CN105271178B (zh) 一种将温室气体转化为碳的方法
Norouzi Assessment of technological path of hydrogen energy industry development: a review
CN101549854A (zh) 含碱土金属-铝氢化物的镁基复合储氢材料及制备方法
CN102225748B (zh) 一种m-n-h储氢材料的合成方法
CN108285131A (zh) 一种室温固相球磨制备硼氢化锂的方法
CN106316732A (zh) 一种利用碱金属氢化物在室温机械球磨条件下还原二氧化碳制备清洁燃料的方法
Amez Arenillas et al. Hydrogen as an energy vector: present and future
CN107188118A (zh) 一种利用碱土金属氢化物制备氢气甲烷混合燃料的方法
CN103160347A (zh) 一种合成氢燃料的合成方法
Styring Carbon dioxide utilization as a mitigation tool
CN110452081B (zh) 一种利用氢化物在室温下实现碳酸盐转换生产甲烷的方法
CN110357759A (zh) 一种利用储氢合金氢化物在室温下实现二氧化碳甲烷化的方法
CN110562921B (zh) 一种合成硼氢化锂·二氧化碳配位化合物的方法
CN103264990B (zh) 一种液相球磨制备碱金属氢化物的方法
CN105540543A (zh) 一种以二乙基氢化铝和LiBH4作为催化剂催化活性铝制备α-AlH3的方法
CN101077840A (zh) 太阳能制化肥
CN108795523B (zh) 一种太阳能和/或风力发电制氢与煤制天然气工艺耦合制备天然气的装置及应用
CN106517089B (zh) 一种硼氢化锂/碱金属铝氢化物/碳化钙复合储氢材料及其制备方法
CN106698334B (zh) 一种含碳化钙的复合储氢材料及其制备方法
CN220766864U (zh) 一种利用二氧化碳和电解制氢合成尿素的系统
CN109205557A (zh) 一种水氢燃料的制取方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160203

RJ01 Rejection of invention patent application after publication