科学探索|一项正在申请专利的新技术将能把“废”碳转化为可用燃料( 二 ) 一项正在申请专利的新技术将

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带正电的一半--被称为阳极--包含一个涂有纳米氧化钌颗粒的薄钛箔。在这里，废物流经历了催化转化，生物原油被转化为有用的油和石蜡。与此同时，水溶性污染物如含氧和含氮化合物经过化学转化变成氮气和氧气--大气的正常成分。从该系统中出现的废水在去除污染物后可以被送回HTL工艺中。
【科学探索|一项正在申请专利的新技术将能把“废”碳转化为可用燃料】在流动电池带负电的另一半即阴极则发生了不同的反应，其可以使有机分子加氢或产生氢气--一种新兴的能源，流动电池开发者将其视为一种潜在的燃料来源。
“我们认为该过程产生的氢气副产品是一种净增值。当收集并作为燃料输入系统时，它可以使系统在较少的能源投入下运行，并有可能使其比目前的生物质转换操作更经济和碳中性，”Lopez-Ruiz说道。
化学转化的速度则为该系统提供了一个额外的好处。Lopez-Ruiz表示，
他们在速率比较看到，在大气条件下用电化学系统获得的转化率是在中等氢气压力和温度下用热系统获得的转化率的100多倍。
减少稀土金属的使用
许多商业技术的一个重要缺点是它们对稀土金属的依赖，有时被称为铂族金属。这些元素的全球供应链主要依赖于过时的提取技术，而这些技术都是能源密集型的，它们需要使用大量的水并产生危险废物。根据将美国供应作为首要任务的能源部，在35种关键材料中的14种和其他17种材料中的一半以上，进口占了该国供应的100% 。
该系统通过采用一种独特的方法沉积负责化学转换的金属的纳米颗粒来解决这一问题。这些颗粒具有较大的表面积只需要较少的金属来完成其工作。Lopez-Ruiz表示：“我们发现，相对于金属薄膜和金属箔，使用金属纳米颗粒减少了金属含量并提高了电化学性能。”这种新型催化剂所需的贵金属在这种情况下则是钌，这是类似工艺通常所需的贵金属1/1000 。具体来说，实验室规模的流动反应器使用的电极含有约5到15毫克的钌，而类似的反应器则需要约10克的铂。
关于那些无用的碳化合物
研究小组还指出，PNNL工艺可以处理小型水溶性碳化合物--在当前HTL工艺的废水中发现的副产品--以及许多其他工业工艺。在低浓度的废水流中，约有一打这种难以处理的小型碳化合物。截止到目前，还没有成本效益高的技术来处理它们。这些短链碳化合物如丙酸和丁酸则能在新开发的工艺中会转化为燃料，像乙烷、丙烷、己烷和氢气。
初步的成本分析显示，运行该系统所需的电力成本可以通过在低电压下运行，其可利用丙烷或丁烷产生热量和出售产生的多余氢气来完全抵消。
为美联邦政府管理和运营PNNL的Battelle已经为该电化学工艺申请了美国专利。CogniTek管理系统（CogniTek）是一家将能源产品和技术解决方案推向市场的全球性公司，它已经从PNNL获得了该技术的许可。CogniTek将把PNNL的废水处理技术整合到CogniTek及其战略伙伴正在开发和商业化的专利生物质处理系统中。他们的目标是生产生物燃料，如生物柴油和生物航空燃料。除了商业化协议外，PNNL和CogniTek将合作将废水处理反应器从实验室规模扩大到示范规模。
CogniTek CEO Michael Gurin表示：“我们CogniTek公司对有机会将PNNL的技术跟我们的核心专利和正在申请专利的脱碳技术结合起来加以推广感到兴奋。”
这项被称为“清洁可持续电化学处理技术（CleanSET）”的技术可供其他公司或有兴趣开发该技术的市政污水处理厂、奶牛场、酿酒厂、化学品制造商及食品和饮料生产商等特定行业使用的公司或市政当局许可。