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日期：2021-05-31 浏览次数：0次
背景是非常清楚的，碳中和的目标这一点至关重要，也是中国对于全世界、对于中国人民作出的庄严承诺。要解决这一问题，从2023-2030年，一直
背景是非常清楚的，碳中和的目标这一点至关重要，也是中国对于全世界、对于中国人民作出的庄严承诺。要解决这一问题，从2023-2030年，一直到2060年。2020年，我们的能源结构当中主要煤炭，这是一个现实，我们必须要用很多的煤炭，到2030年，为了实现碳达峰就需要大幅的削减碳的使用，下降到25%以下。我们有很多的水能，但是这些资源是很有限的，我们不能够再建大坝了。核能我们可以发展，但是限制也很多。所以，主要是依赖于风能和太阳能，这将是我们的未来。到2060年的转变也是同样的，到2060年，如果我们能够实现碳中和，我们还会使用3%的煤炭、4.7%的石油，天然气10%左右。所以20%的化石燃料，即使是在2060年也要使用化石燃料。
我们学到了两点。第一，我们必须要研发可再生能源，特别是太阳能、风能。其中的问题是我们必须要有高效的储能，包括电池和其他的储备介质，我们现在还没有既有的技术。第二，如果我们还在用化石燃料，我们就需要实现碳捕捉和封存或者是再利用，这样才能够实现目标。
我给大家展示的是两点，非常简单的碳捕捉。大家可以看到的是每个小时都会排放大量的二氧化碳，计算出来的规模是600MW规模的工厂，每小时会生产460吨的二氧化碳。我们觉得造价非常的贵，在处理二氧化碳或者是捕集碳的时候，整个过程是非常耗费资源的，也是非常耗费资金的，所以这只是一个非常粗浅的分析。
下面看一下氢。氢是能量密度最高的非核能的载体，它可以和其他的可再生能源进行耦合或者结合，这样它就是我们能源经济的未来。
接下来跟大家展示的是我们希望能够使用到这些材料，能够去做分离，而且能够做出能源的储存和转换，更好的确保我们可以抓取二氧化碳或者分离二氧化碳，我们至少可以转化其中一部分的二氧化碳，让它变为有用的物质。在这儿，它可以做成有机的聚合性的分离，我们希望有一个构造的结构，同时还需要有聚合物来进行更好的协调。我们需要有一个晶态多聚合的物质，结构要是非常明确的，要有更好的可调节性。这样的一个材料它的高孔性，它的表面本身就是可适应的或者说是可调和的，说明它可以完全的柔性化的去适应不同的表面，同时孔的尺寸也都是灵活的。
右面我们可以看到另外一面。水本身它也是有不同的能量的，也是耗能的。另外一部分是能源或者把它叫做锂电子或者是氧气、或者是氢气，这也是分子状态的，我们希望把他们能够在这个孔当中进行转换并且运输。最大的问题是什么？中间是有能量的转换和分离的，也就是在结晶多孔的聚合物当中能够实现分离和能量的转换。这是中间。第一，我们可以构造多膜孔可调节性的。第二，有一个传输的介质，在膜孔当中。第三，要有一个接口。这样的一个材料首先是要能够自生，它也应该是以纳米级别存在的规格，比如0.5-0.15纳米的级别，它是多孔型的，因为它有大孔的话，挑战就会非常的大。
在这儿，可以看到我们使用的是金属簇，它相对来说比较短，而且也是短单体。在这之上就会有一个比较大的长倍体。最后一个结论是我们可以用一个比较均一的介孔进行无限的延伸，同时它也可以将暗的结构弱势分子进行抓取或者封存。另外一方面是对于微孔状态来说，我们希望能够从中抓取二氧化碳。不用有特别大孔的材料，这个孔只是1纳米就足够了，二氧化碳就可以通过多孔的材料结构，互相之间进行转换。所以这个孔是要从大变小，或者把它分成更小的孔制的结构。
1999年，一位教授发明出来一个材料，这个材料非常简单，而且制造起来也非常的容易，但是它不是非常的稳定，我们如何能够让它更加的稳定？接下来可以做另外一个步骤，那就是可以进行吸附。比如说对我们所说的其他的一些物质进行吸收，同时我们可以把孔一分为二。之前我们可以利用炔烃来进行使用，这样就变成了0.5纳米级别的孔径，它的通量就变成2倍了。我们可以让二氧化碳在通过的时候，可以有多面的或者多接口的通过量，整个稳定性就达到了，同时我们使用的是非常类似的工况。
在水当中有二氧化碳，如果要抓取二氧化碳、捕集二氧化碳，可以更好的把二氧化碳在结构当中进行吸收，它的孔径更小，而且吸收率更高。还有另外一个概念，可以使用现在商业上已经有了大孔径，它是膜状的，其中一个问题是它本身的孔不是有规则的，中间的小孔并不是有规律的，其中有一部分可能被堵住了。我们如何用它更加精确的把它分成不同的分子，然后去吸收二氧化碳，我们需要怎么做？这些孔的内部需要把它从大孔状态分裂成小孔状态，甚至纳米级别的小孔状态，把它进一步切割。通过这个做法，我们就可以有效地把氢气转换成二氧化碳。这个混合物我们就可以从煤、天然气当中获得，同时可以将氢气进行纯化，同时可以把它进行凝结，从中就可以获得浓缩物，108天，试剂的使用都可以免去。
这是所谓离子电脑。我们使用这个孔，孔中间有一个界面。大家可以通过不同的离子电导材料去找到更光滑的界面，尤其是它有振级的时候，我们就可以让它更具有导电性，也就是我们所说的锂的导电性，将它使用到电池的制造当中，使它的能效更高。
这些都是材料的介绍，我不讲太多细节了。我们可以用更好的离子传导性的PEG限制在排列性当中。这是一个膜蒸馏，它是空隙传制。这些是纳米的膜蒸馏，具有对称性。不对称分布导致清水出现了渐进的态势。
这是65度情况之下，它是一个绝对的压力，从一端进去，之后积累到300多层之后就可以获得纯水，也就是1小时就可以获得。使用这样的膜就可以做吸附，在65度的工况之下，可以在1小时之内获得纯水。它大概是4.5纳米的厚度。还可以进行长期的测试。
最后一部分给大家讲一下催化二氧化碳还原的问题。二氧化碳它是可以转化还原成为其他的物质的。在这儿，我们希望能够使用非常简单的一个反应，这样的一个反应其实是比较简单的。从右边的图可以看到，我们只是使用了二氧化碳其中的一个反应部分，节选其中一个断面。如果说出太阳，很简单，它就可以非常简单的进行反应，但是其实效果不是非常的好或者说转换的效率不是非常的高。
从这儿我们可以看到即使有这样的一些催化剂，二氧化碳仍然需要溶解水，而且还需要在立体当中进行溶解。当然了，我们也可以在同样的这张图当中进行进一步的观测，也就是在膜当中，它有水来透过，在中间的时候，可能只能在最顶端的表面来滞留，所以只有其中一部分才能够使用，它可能会有更多的湿度的吸收，这就使得我们在二氧化碳转化的过程当中可能会有一定的滞留或者不能够完全的吸附，这样的转换过程可能效率会更高。
我们可以进一步看到左边是同样的催化剂，大概是800rpm。我们也是使用同样的材料来进行膜反应，同样也是在浓度这里，二氧化碳的浓度选择性非常高，也没有一氧化碳的产生。
这部分是氢燃料电池。MEA在氢燃料电池当中可以分成不同的层级，把它变成不同的颗粒。这个过程我们需要一一的来进行通过。同时中间可能会需要一个离子。整个过程是非常的惫懒的，反应是非常惫懒的，不是这么的迅猛。同时它是有传导性的，氢离子也是具有一定的传导性的。我们在设计新的催化剂的时候，我们需要把整个堆栈当中进行一一的层级的转换。在这儿能够做什么呢？我们可以做多孔聚合物的实验，可以使用具有高传导性的聚合物进行实验。与此同时，我们还需要有开放的空隙，这样液体才能快速的流通，它的吸附和转换能够快速的生成。孔的尺寸也是可以不同的。
比较有意思的一点如果说是非孔的聚合物，它的调控性是同样的。但是如果1纳米到1.5纳米之间不等的孔径或者是相当于2纳米的孔径，这就会产生非常奇妙的不同性。比如说它的转化效率会发生很大的变化，会出现质的变化，我们也可以将质子传导考虑在内，也可以看到它的透氧性。这是最关键的指标，不允许任何的氧分子通过，但是湿度如果特别高的情况之下，仍然是可以有一个渗透性的。所以这是一个关键的设计。
可以看到，我们的表现在不断的提升。还有水的问题，使用这样的材料，如果有水，会怎么样。经过3万轮，我们最终达到了一个目标，可以真正的使用和应用。实际上这和传统的材料来比是比较僵化的，通常我们看到的是你是在毒化表面。从这张图上看到我们产生了新的峰值，因为它和表面开始了反应，让它进行了毒化。我们在表面发现了，对于材料本身它是有毒化作用的，所以这种毒性作用是有助于过滤的。最终概念是使用铂作为催化剂，它的最终表现是翻了1倍。我们和铂、钴和用碳的情况下，趋势都是一样的。在这种情况下，气体浓度会越来越高。
最后一部分是我们获得的一些启发。我们使用这种材料来杀菌或者是杀毒，我们用氧化还原的反应来杀死不同的病毒。还有酶，我们有固定的酶，问题是它很易碎很脆弱，所以我们需要在酶的周围形成保护壳。但是有意思的是我们发现它的活性特别高，并不是保护了它，而是激活了它，所以我们也做了一些研究，我就不细说了。我们的发现是在酶的中心有一个结构，通常缝隙就打开了，就把活性的中心更加暴露于它的催化作用当中，让整个过程更加的有效。
我们现在和不同公司作合作来不同的薄膜，我们希望让整个过程更加有效、更加高效。感谢主办方，感谢大家。
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