美国莱斯大学工程师正在开发一项新技术以降低各类二氧化碳捕集成本。该校化学和生物分子工程师汪淏田的实验室开发了一套系统,可利用电诱导水氧电化学反应,将烟气和大气中的二氧化碳直接脱除。这一最新研究成果已发表在《自然》杂志上。
该技术有望使目前仍不是主流的直接空气捕集技术成为缓解气候变化的前沿技术。目前,全球只有18套直接空气捕集装置在运营。
大多数碳捕集系统分两步:第一步利用碱液将混合烟气中的酸性二氧化碳分离出来,第二步通过加热或加入酸性液体将二氧化碳从溶液中再生出来。传统的胺洗涤温度为100~200摄氏度,碳酸钙法则高达900摄氏度。该团队开发的新系统不会产生或消耗任何化学物质,也不需要加热或加压,只需插上电源就可以捕集二氧化碳。目前碳捕集技术的缺点是需要依赖大规模、集中的基础设施。与之相比,该团队开发的系统采用了可扩展、模块化的概念,适用于各种场景。
该系统耗电少,可以连续脱除模拟烟气中的二氧化碳,效率在98%以上,仅使用50瓦灯泡一小时消耗的电能,就能产生10~25升的高纯度二氧化碳。该系统由进行氧化还原反应的阴极、实施析氧反应的阳极和高效传导离子的固体电解质层组成。
此前,该团队的研究重点是利用二氧化碳生产乙酸、甲酸等纯液体产品。但是在研究过程中他们观察到,液体中有气泡流出,并且随着电流增大,出现了更多气泡,由此意识到,二氧化碳分子在阴极发生还原反应,产生了碳酸根离子,碳酸根离子穿过固体电解质层与阳极质子(水氧化产生)结合,形成了高纯度二氧化碳气流。
靳爱民 译自每日科学网站