مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

مروری بر تبدیل کربن‌دی‌اکسید به مواد جامد کربنی

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان
دانشگاه علم و صنعت ایران
10.22034/ijche.2025.546058.1548
چکیده
افزایش غلظت کربن‌دی‌اکسید در جو، توجه پژوهشگران را به تبدیل این گاز گلخانه‌ای به مواد کربنی ارزشمند جلب کرده است. شش آلوتروپ اصلی کربن شامل گرافن، نانولوله‌ها، نانوالیاف، فولرن‌ها، الماس‌ها و کربن‌های متخلخل، هر یک فرصت‌ها و محدودیت‌های خاص خود را دارند. نانولوله‌ها و نانوالیاف با بازده 80 تا 100 درصد و هزینه 800 تا 1600 دلار/تن تولید می‌شوند و محصولی خالص و بدون حلال سمی ارائه می‌دهند. گرافن چندلایه کیفیت بالایی دارد، اما به دلیل دمای بالا و مصرف کاتالیست‌های گران، چالش اقتصادی ایجاد می‌کند. فولرن‌ها و الماس‌ها بازده پایینی حدود 2/0 تا 6/9 درصد دارند و به شرایط فوق‌بحرانی وابسته‌اند، بنابراین بیشتر در سطح آزمایشگاهی کاربرد دارند. کربن‌های متخلخل با ساختارهای قابل تنظیم برای انرژی و محیط‌زیست جذاب‌اند اما هزینه‌های عملیاتی و دوام کاتالیست مانع صنعتی‌سازی است. در مجموع، الکترولیز کربنات مذاب به دلیل بازده بالا، شرایط عملیاتی مناسب و قابلیت ترکیب با انرژی‌های تجدیدپذیر، امیدبخش‌ترین مسیر بهره‌برداری صنعتی از کربن‌دی‌اکسید به شمار می‌رود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

A Review on the Conversion of Carbon Dioxide into Solid Carbon Materials

نویسندگان English

Bentolhoda Chenarani
Ahad Ghaemi
Alireza Hemmati
Chemical Engineering, Iran University of Science and Technology
چکیده English

The increasing concentration of carbon dioxide (CO2) in the atmosphere, as one of the major environmental challenges of this century, has drawn researchers’ attention to converting this greenhouse gas into valuable carbon materials. This study reviews and compares various methods for converting CO2 into carbon allotropes, with an emphasis on their industrial applicability. Six main carbon allotropes – graphene, carbon nanotubes, carbon nanofibers, fullerenes, diamonds, and porous carbons – have been analyzed in terms of yield, production cost, and operating conditions. The results indicate that carbon nanotubes and nanofibers, with yields of 80–100% and production costs of 800–1600 USD per ton, are economically viable and environmentally friendly options. In contrast, producing high-quality multilayer graphene requires high temperatures and expensive catalysts. Fullerenes and diamonds, due to low yields of 0.2–9.6% and the need for extreme conditions, are primarily limited to laboratory-scale applications. Porous carbons also remain challenging due to operational costs and limited catalyst durability. Overall, molten carbonate electrolysis emerges as a promising route for the industrial conversion of CO2, offering high yield, suitable operating conditions, and compatibility with renewable energy sources.

کلیدواژه‌ها English

CO2
Conversion
Carbon material
Nanotube
Carbon nanofibers

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 21 آبان 1404