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「碳」為觀止,減碳新利用

2016/12/05 經濟部能源局 點閱人次: 779

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撰文/劉光哲

隨著經濟持續發展,大量使用化石能源,使得大氣層中二氧化碳快速攀升,世界主要國家雖已意識到溫室效應所引起的氣候變遷議題,但往往會因為追求產業發展經濟成長,而無法兼顧溫室氣體減量。若換個角度思考,設法回收大氣中的二氧化碳後再利用,便可讓經濟發展與溫室氣體排放脫鉤。為此,美國華盛頓大學研究團隊,開發出從大氣中捕捉二氧化碳,並將其轉化為碳奈米纖維的新技術,此技術應用於電廠節能減碳上,將有助於降低大氣層二氧化碳濃度。

二氧化碳轉為碳奈米纖維,減碳再加值

喬治華盛頓大學研究團隊近期在美國化學學會(American Chemical Society , ACS)及奈米快報(Nano Letter)上發布一項新的奈米材料技術,可將二氧化碳分解為碳奈米纖維,這項新技術幾乎可以在所有類型的電廠中運作。

碳奈米纖維強度是鋼或鋁的20倍以上,重量更輕,未來將成為鋼與鋁材料市場的替代商品之一。目前碳奈米纖維高端應用廣泛,如電子零組件、電池、飛機與汽車零組件、紡織品如防彈背心等。

該項研究已在天然氣複循環機組電廠中試行,首席研究員史都華‧ 利希特(Stuart Licht)說明,在複循環機組中搭載電解槽,將碳酸鹽加熱到750°C熔化後,通電做為電解液。這時把燃燒廢氣導入,燃燒廢氣中的二氧化碳便會被分解為氧氣和固態的碳奈米纖維,再從不鏽鋼製成的電極上取下碳奈米纖維即可。

此項技術的優勢在於所需的能量不高,除了電費以外,所需的原料即為燃燒廢氣,研究團隊已經成功結合高效能太陽能電池應用及溫度控制,將空氣中的二氧化碳轉化為碳奈米纖維。

低碳發電指日可待

研究團隊指出,複循環電廠每公噸甲烷燃料可產出909美元的電力,並排出2.74噸的二氧化碳;若能將碳捕捉奈米纖維技術導入,每公噸甲烷燃料可產出835美元電力(發電產能約降低8%),卻能產出0.75公噸的碳奈米纖維,市價約22萬5千美元,同時達到低碳發電的目標。換句話說,碳纖維奈米的商業價值以及二氧化碳減排效益,遠遠超過發電效率微幅下滑的缺點。

以目前的技術水準,每小時能生產10克碳奈米纖維,每噸碳奈米纖維所需的電能成本僅約2,000美元,而工業級的碳奈米纖維平均售價1噸30萬美元,其價值是碳稅(約30美元/噸)的1萬倍。不但減碳,還具有相當高的投資報酬率。

減少空氣中二氧化碳含量是改善地球溫室效應的基本思維,目前研究團隊仍在分析大氣二氧化碳濃度減少對環境的影響,以及與其他節能減碳方案整合的可能性。


關鍵字:碳奈米纖維,節能減碳,碳捕捉

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