加拿大研究人员开发新方法可将温室气体转化永恒

加拿大研究人员开发新方法 可将温室气体转化为碳纳米纤维

5月10日，了解到，加拿大卡尔加里大学（University of Calgary）的一名研究人员表示，她已经开发出一种将温室气体转化为有价值的碳纳米纤维的方法。

Mina Zarabian在大学Schulich工程学院完成化学和石油工程博士学位时提出了这个概念。

本来以为这种方法是屡试不爽 Zarabian和她的教授Pedro Pereira Almao共同努力争取实现这项技术。

纳米纤维具有多种工业用途，包括替代金属在汽车、飞机中、风力涡轮机、电池制造和建筑中的作用。

“这是一个将天然气和二氧化碳（均称为温室气体）转化为固体碳纳米纤维的过程，可以以砖或粉末的形态出售给多种工业，”Zarabian在访问她的实验室期间说。

“它可以用在你能想象的任何地方……用在交通工具上可以使它们更轻、更耐用，因此也可以提高燃油效率。”

这一转化从化学实验室的理论开始，发展为在大学的工作模式。

来自二氧化碳和甲烷罐的管线进入一个气球大小的小腔室。 一旦暴露在极热环境中，黑色粉状残留物就会出现在玻璃管中。 管中的一块金属充当催化剂。

“这是我们工艺的秘诀，”Zarabian说。 “好处是它不是非常神奇或昂贵的东西，像铂金或一些超级昂贵的金属。 这是一种普通的金属，可以在任何有大量资源的地方找到。“

她表示，碳纤维价格昂贵，目前每公斤售价约100美元。

Zarabian希望这项技术最终能应用于天然气发电厂。

“然后我们将向阿尔伯塔（加拿大省会）输送不含碳的清洁电力，然后收集碳纤维来制造有用的能源。”

绿色和平组织的一位发言人表示，他正在努力继续减少温室气体排放，但这个问题不会仅靠技术来解决。

气候活动家Mike Hudema说：“如果没有看到这项技术，就很难说这种技术有多好。”

“有很多问题需要解决，包括它需要花多少钱，是否有可能将其建立到起到更大作用来改善当前状况所需的规模？”

据了解，工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类，但主要生产前两种碳纤维。由粘胶纤维制取高力学性能的碳纤维必须经高温拉伸石墨化，碳化收率低，技术难度大，设备复杂，原料丰富碳化收率高，但因原料调制复杂、产品性能较低，亦未得到大规模发展;由聚丙烯腈纤维原丝制得的高性能碳纤维，其生产工艺较其他方法简单，产量约占全球碳纤维总产量的90%以上。

要想得到质量好碳纤维，需要注意一下技术要点:

(1)实现原丝高纯化、高强化、致密化以及表面光洁无暇是制备高性能碳纤维的首要任务。碳纤维系统工程需从原丝的聚合单体开始。原丝质量既决定了碳纤维的性质，又制约其生产成本。优质PAN原丝是制造高性能碳纤维的首要必备条件。

(2)杂质缺陷最少化，这是提高碳纤维拉伸强度的根本措施，也是科技工作者研究的热门课题。在某种意义上说，提高强度的过程实质上就是减少、减小缺陷的过程。

(3)在预氧化过程中，保证均质化的前提下，尽可能缩短预氧化时间。这是降低生产成本的方向性课题。

(4)研究高温技术和高温设备以及相关的重要构件。高温炭化温度一般在1300到1800℃，石墨化一般在2500到3000℃。在如此高的温度下操作，既要连续运行、又要提高设备的使用寿命，所以研究新一代高温技术和高温设备就显得格外重要。如在惰性气体保护、无氧状态下进行的微波、等离子和感应加热等技术。

世界碳纤维产量达到每年4万吨以上，全世界主要是日本美国德国以及韩国等少数国家掌握了碳纤维生产的核心技术，并且有规模化大生产。

当前，全球碳纤维核心技术被牢牢掌控在少数发达国家手中。一方面，以美日为首的发达国家始终保持着对中国碳纤维行业严格的技术封锁;另一方面，国外碳纤维行业领先企业开始进入中国市场，中国本土碳纤维企业的压力大增。虽然中国加大了对碳纤维行业的引导和扶持力度，但在较大的技术差距下，国产碳纤维的突围之路仍然坎坷。