减轻地球上的二氧化碳和火星上的镁文明

过量的CO 2排放是导致气候变化的主要原因，因此降低地球大气中的CO 2含量是限制不利的环境影响的关键。与其仅仅捕获和存储CO 2，不如将其用作燃料生产的碳原料，以实现“零净排放能源系统”的目标。在环境条件下，仅使用水作为氢源，将CO 2(从燃料气体或直接从空气中捕获和转化为甲烷和甲醇)将提供减少过量CO 2含量的最佳解决方案，并且具有很高的可持续性。

孟买塔塔基础研究学院(TIFR)的研究人员展示了镁(纳米颗粒和大块物质)在室温和大气压下使CO 2与水直接反应，形成甲烷，甲醇和甲酸的方法，而无需外部能源。镁是地壳中第八大最丰富的元素，也是地球上第四大最常见的元素(仅次于铁，氧和硅)。

在几分钟内，在300 K和1 bar的压力下完成了CO 2(纯的，以及直接来自空气)的转化。镁，碱性碳酸镁，CO 2和水的独特协同作用使这种CO 2转化成为可能。如果缺少这四个成分中的任何一个，则不会发生CO 2转化。通过13 CO 2同位素标记，粉末X射线衍射(PXRD)，核磁共振(NMR)和原位衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)鉴定了反应中间体和反应途径。通过密度泛函理论(DFT)计算合理化。在CO期间2转化，Mg转化为氢氧化镁和碳酸盐，可以再生。

镁是生产中能量需求最低的金属之一，并且在生产过程中产生的CO 2量最少。使用此协议，通过与水和CO 2的简单反应，1千克镁会产生2.43升甲烷，940升氢和3.85千克碱性碳酸镁(用于绿色水泥，制药业等)，以及少量的甲醇和甲酸。

在不存在CO 2的情况下，Mg不能与水有效地反应，并且与在存在CO 2的情况下的42000μmolg -1相比，氢的产率极低，仅为100μmolg -1。这是由于Mg与水反应形成的氢氧化镁溶解性差，限制了Mg的内部表面与水进一步反应。但是，在存在CO 2的情况下，氢氧化镁转化为碳酸盐和碱性碳酸盐，与氢氧化镁相比，它们在水中的溶解度更高，并从镁上剥离，使新鲜的镁表面与水反应。因此，该方案甚至可以用于制氢(每千克Mg 940升)，这是镁与水单独反应(每千克Mg 2.24升)产生的氢的近420倍。

值得注意的是，整个生产过程仅需15分钟，即可在室温和大气压下以极其简单和安全的方式进行。与其他金属粉末不同，Mg粉末非常稳定(由于存在薄的MgO钝化表面层)，可以在空气中处理而不会损失任何活性。为了应对气候变化，必须限制使用化石燃料(如果不能避免的话)。然后，该Mg协议将成为可持续的CO 2转换协议之一，用于CO 2中和过程以生产各种化学物质和燃料(甲烷，甲醇，甲酸和氢)。

火星环境有CO的95.32%2，而它的表面具有水在冰的形式。最近，也报道了火星上大量存在镁。因此，为了探索在火星上使用这种Mg辅助的CO 2转化过程的可能性，研究人员进行了这种Mg辅助的CO 2在较低温度下转化。值得注意的是，产生了适量的甲烷，甲醇，甲酸和氢气。这些结果表明这种镁工艺在火星环境中的应用潜力，这是迈向火星镁利用的一步，尽管还需要更详细的研究。

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