沥青新妙用——可大大降低天然气成本

材料牛注：天然气现在已经走进了千家万户，成为人们生活中越来越常见的能源，但是刚开采中的天然气并不能直接被使用，还需要经过复杂且昂贵的处理程序。现在，莱斯大学的科研人员研发出低成本的可吸收杂质气体（即温室气体）的碳吸收材料，可大大节约天然气生产成本，也许以后天然气会更加便宜。

莱斯大学的科研人员改进了他们的多孔碳材料吸收二氧化碳的能力。该材料来源于未经处理的天然沥青并具有每克4200平米的高表面积。

莱斯大学的科学家们研发出一种能从普通空气中提取出温室气体的方法，该方法的关键之处在于将普通沥青变为多孔材料从而可以捕获温室气体。

在这个月的《Advanced Energy Materials》上，研发人员们介绍了一种新材料，它可以在高压下吸收相当于自重154%的二氧化碳。原始的天然气中通常包含2%到10%的二氧化碳和其它杂质，在天然气被使用前我们必须清除这些杂质。这样的清理过程是非常复杂和昂贵，并且经常还需要让气体通过有机胺液体来去除杂质，但有机胺类只能吸收去除相当于自重15%的二氧化碳。有机胺处理还需要耗费大量能量以便循环利用这些液体。

莱斯大学的化学家James Tour认为“这是一个巨大的能阱”，James的实验室去年刚研发出一种新技术，可以把沥青变为坚硬的海绵状物质。该物质可以代替胺类来去除天然气中的二氧化碳。2015年的初始场测试发现（天然气井）井口压力可能让沥青材料在该环境温度下吸收相当于其自重114%的碳。

（天然沥青所衍生的）沥青的TEM照片表明该结构中存在微孔。在天然气井的压力下这些微孔会吸收二氧化碳。

Tour认为这种新的沥青吸附剂可以通过两步法制成，大大减少了制造成本使得该产品更容易实现工业化。

“我们先以最便宜的方式得到沥青然后将其变成高比表面材料来吸收二氧化碳，”Tour这样介绍。“在此之前，我们只能使用那些非现成的且非常昂贵的沥青。”科研人员们通过加热普通形式的天然沥青来消除不需要的有机分子。之后，在氢氧化钾中再次加热20分钟合成出氧增强的多孔碳材料。每一克该材料具有4200平米表面积，远远超过之前的材料。

SEM照片表明来源于普通的沥青的碳吸收材料中微孔形貌。

莱斯大学所研发的基于沥青的多孔碳能在天然气井的压力下从气体中吸收二氧化碳同时又可以随着压力减少释放二氧化碳。从而在二氧化碳被释放利用完后，该材料可以立即被重复利用。

在新材料的最新测试中，Tours课题组证明该新吸附剂可以在54个大气压下去除二氧化碳。一个大气压约等于海平面气压，而最新测试中的54个大气压是现在所发现的大部分天然气井压力。

原文地址：Scientists improve method to pull greenhouse gas from natural gas streams 

文献地址：Ultra-High Surface Area Activated Porous Asphalt for COCapture through Competitive Adsorption at High Pressures 

本文由编辑部杨超提供素材，李禹辰编译，点我加入材料人编辑部。