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CO2的資源化利用能有效減少CO2的排放,充分利用碳資源。
(1)1991年,Ashcroft提出了甲烷二氧化碳重整的技術(shù)理論:氣體分子吸附至催化劑表面后發(fā)生反應(yīng)。500℃時(shí),反應(yīng)原理如下。
主反應(yīng):CH4+CO2═2CO+2H2   ΔH=246.5kJ?mol-1
副反應(yīng):
Ⅰ:H2+CO2═CO+H2O ΔH=41.2kJ?mol-1
Ⅱ:2CO═CO2+C ΔH=-172.5kJ?mol-1
Ⅲ:CH4═C+2H2  ΔH=74.0kJ?mol-1
其中,副反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ形成的積碳易導(dǎo)致催化劑失去活性。
①在原料氣中添加微量O2有利于保持催化劑的活性,其原因是
能及時(shí)和反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ生成的碳反應(yīng)防止催化劑表面積碳
能及時(shí)和反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ生成的碳反應(yīng)防止催化劑表面積碳

②在催化劑中添加少量多孔CaO能提高CO2轉(zhuǎn)化率并保持催化劑的活性,其原因是
少量多孔CaO有利于將二氧化碳吸附至催化劑表面,促進(jìn)主反應(yīng)進(jìn)行,通過(guò)二氧化碳轉(zhuǎn)化率,高濃度的二氧化碳有利于消除催化劑表面的積碳,保持催化劑活性
少量多孔CaO有利于將二氧化碳吸附至催化劑表面,促進(jìn)主反應(yīng)進(jìn)行,通過(guò)二氧化碳轉(zhuǎn)化率,高濃度的二氧化碳有利于消除催化劑表面的積碳,保持催化劑活性
。
③主反應(yīng)過(guò)程機(jī)理模型如圖-1所示(*表示吸附在催化劑表面的活性物種)。根據(jù)反應(yīng)機(jī)理,生成CO的過(guò)程可描述為
吸附在催化劑表面的二氧化碳解離成CO和O*,吸附在催化劑表面的CH4解離成H2和CH2*,O*和H2反應(yīng)生成H2O,CH2*和H2O反應(yīng)生成H2和CO*,CO*從催化劑表面脫附消除CO
吸附在催化劑表面的二氧化碳解離成CO和O*,吸附在催化劑表面的CH4解離成H2和CH2*,O*和H2反應(yīng)生成H2O,CH2*和H2O反應(yīng)生成H2和CO*,CO*從催化劑表面脫附消除CO
。

(2)我國(guó)科學(xué)家以Si/Bi材料作光電陰極、CO2飽和的0.5mol?L-1的KHCO3溶液作電解液(pH=7.4),將CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,原理如圖-2所示。

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①根據(jù)圖示,寫(xiě)出光電陰極電極反應(yīng)式:
CO2+
HCO
-
3
+2e-=HCOO-+
CO
2
-
3
CO2+
HCO
-
3
+2e-=HCOO-+
CO
2
-
3
。
②從能源利用和資源綜合利用角度分析該方法優(yōu)點(diǎn)是
利用太陽(yáng)能,理論上無(wú)需額外消耗能量,將捕集的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品HCOOH,既能有效減少溫室氣體二氧化碳排放,又能充分利用碳資源
利用太陽(yáng)能,理論上無(wú)需額外消耗能量,將捕集的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品HCOOH,既能有效減少溫室氣體二氧化碳排放,又能充分利用碳資源
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【答案】能及時(shí)和反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ生成的碳反應(yīng)防止催化劑表面積碳;少量多孔CaO有利于將二氧化碳吸附至催化劑表面,促進(jìn)主反應(yīng)進(jìn)行,通過(guò)二氧化碳轉(zhuǎn)化率,高濃度的二氧化碳有利于消除催化劑表面的積碳,保持催化劑活性;吸附在催化劑表面的二氧化碳解離成CO和O*,吸附在催化劑表面的CH4解離成H2和CH2*,O*和H2反應(yīng)生成H2O,CH2*和H2O反應(yīng)生成H2和CO*,CO*從催化劑表面脫附消除CO;CO2+
HCO
-
3
+2e-=HCOO-+
CO
2
-
3
;利用太陽(yáng)能,理論上無(wú)需額外消耗能量,將捕集的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品HCOOH,既能有效減少溫室氣體二氧化碳排放,又能充分利用碳資源
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:99引用:1難度:0.7
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