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日本東京工業大學的研究小組本倉健教授團隊利用催化劑成功地把CO2還原成甲酸,甲醇等。最重要的是,太陽能電池板製造過程中排放的硅可用作該反應的還原劑。(圖1)

圖 1.(A) 未來的Si,CO2循環模式(B) 太陽能電池板處置的現狀

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另外,同樣的構思,東北大學的研究團隊則提出了不同的反應路徑來回收CO2和廢棄太陽能電池板。(下文)

研究要點

●把二氧化碳資源化,合成工業附加價值更高的SiC陶瓷

●而SiC中Si的來源則是廢棄的硅,為構建可循環社會做貢獻

●現正準備利用火力發電站中排放的CO2來進行驗證實驗

研究概要

二氧化碳的資源化技術是實現碳循環,創造可持續發展社會核心技術。東北大學應用化學專攻的福島助教和滝澤教授,最先在世界上開發出利用CO2合成SiC的技術,並以此技術為根基,擴展到【二氧化碳資源化+廢棄太陽能電池板的再利用】合成碳化硅的,可實現碳的循環和高附加價值產品的創出(圖2)。該項目獲得了NEDO的大力支持。

圖2. 二氧化碳資源化+廢棄太陽能電池板的再利用,實現碳中和與可循環社會

詳細說明

2050年,發表了《碳中和宣言》,將二氧化碳排放量降至幾乎為零,全球120多個國家和地區正朝着這一目標努力。在這種情況下,將二氧化碳作為資源利用的碳循環技術被定位為實現碳中和社會的關鍵技術。

在碳回收技術中,將CO2與固體反應並將其作為礦化無機材料,該CO2固定過程具有不耗能的優點。但是礦化僅限於水泥和混凝土製造中的應用研究。

在此背景下,東北大學應用化學專攻的福島助教和滝澤教授,開發了一種以二氧化碳為碳源,合成碳化硅(SiC)的全新技術。SiC作為耐火材料和研磨材料使用,近年來作為大功率半導體備受關注。但是SiC的主要合成法是Acheson法,但是,Achison 法的問題在於,每噸 SiC 耗電量超過 14 兆瓦時,排放的重量約為碳化硅的四倍,這是一個極大的環境負荷。由於所開發的技術可以在吸收CO2的同時合成碳化硅,因此可以解決上述問題。如果能夠建立這種 SiC 合成方法,它將極大地有助於脫碳。

此外,在合成方法中,可以使用硅片的切割廢料硅泥作為原料。硅晶片是太陽能電池板和半導體工業不可缺少的材料,但切割晶片時產生的硅泥作為工業廢料處理。由於該技術可以通過使作為工業廢物的硅污泥與二氧化碳反應來生產高附加價值的SiC,不僅可以實現碳循環更能為2050全球面臨的60 至 78 兆噸的太陽能電池回收問題提供思路

該技術可以極大地有助於解決當今的氣候變化和廢物問題等社會問題。新能源產業技術開發機構(NEDO)也在支持這一項目。

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