用于直接空气捕获的新型电化学反应器 加速实现净零排放未来

来自 实验室仪器网

研究人员发明了一种电化学反应器，可以显著降低直接捕获空气或直接从大气中提取二氧化碳所需的能量。这项研究发表在《自然能源》杂志上。

通过促进更灵活、更具可扩展性的二氧化碳减排技术，新反应堆设计可以帮助解决排放对气候和生物圈的紧急影响。该反应堆采用三室模块化结构，其核心是精心设计的多孔固体电解质层。

化学与生物分子工程师王浩天表示：“这项研究代表了从大气中捕获碳的一个重要里程碑”，他的实验室专注于工业脱碳和能源​​转换与储存解决方案。

该装置展示了从含碳溶液中再生二氧化碳的工业相关速率，性能指标表明其具有大规模工业应用的潜力。这些包括其长期稳定性和对各种阴极和阳极反应的适应性。该技术的主要吸引力之一是其灵活性。直接空气捕获过程中的氢气联产可以大大降低下游净零燃料或化学品制造的资本和运营成本。

在直接空气捕获过程中，通常需要将混合气流通过高pH值液体来捕获二氧化碳（一种酸性气体），而这项新技术提供了一种无需高温的替代方案。在此初始步骤中，用于捕获二氧化碳的化学物质会在气体分子中的碳和氧原子与液体中的化合物之间形成不同强度的键，具体取决于捕获剂。

下一个关键步骤是从这些溶液中回收二氧化碳，这可以通过加热、化学反应或电化学方法实现，传统的直接空气捕获技术通常依赖高温过程从吸附剂或过滤剂中再生二氧化碳。

这种方法有几个优点，包括室温操作、不需要额外的化学品，并且不会产生不需要的副产品。

用于捕获二氧化碳的不同类型的化学物质各有优缺点。例如，胺基吸附剂与二氧化碳形成的键较弱，去除所需的能量较少，这使得它们被广泛使用。然而，它们不稳定且毒性很强。相比之下，含有钾和氢氧化钠等吸附剂的基本水溶液是一种更环保的选择，尽管它们需要更高的温度才能释放捕获的二氧化碳。

反应器可以高效地分离碳酸盐和碳酸氢盐溶液，在一个腔室中生产碱性吸收剂，在另一个腔室中生产高纯度二氧化碳。我们的创新方法优化了电输入，以有效控制离子运动和质量转移，从而降低能量障碍。这项研究能鼓励更多行业采用可持续做法，加速实现净零排放未来的进程。

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