[发明专利]一种室温下CO2转化为合成燃料的方法

说明书

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。