研究人员发明了一种可以从空气中去除二氧化碳的新型电池

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麻省理工学院的工程师发明了一种设备,该设备使用一种称为“电摆吸收”的设备从空气中吸收二氧化碳,将其存储起来或用于其他行业。

研究人员发明了一种可以从空气中去除二氧化碳的新型电池

碳捕集倡议(CCI)是在气体进入大气之前从气体中过滤掉CO 2的技术。有大量科学证据表明,人类活动释放的CO 2导致全球平均温度升高,也称为气候变化。因此,全世界的政府和投资者越来越重视从大气中去除碳的技术,即碳捕集。


现有的几种碳捕获方法使用不同的压力,温度和膜来滤出CO 2。也有涉及化学反应的方法,称为溶剂洗涤。所有这些技术都难以扩展,从而使其难以内置到现有设备中。此外,大多数设计用于大规模燃烧和其他工业烟气,这些烟气产生的CO 2浓度超过10%。


麻省理工学院的研究人员设计了一种革命性的新碳捕获技术,称为“电摆吸收”(ESA),它克服了许多问题。他们创造了一种特殊的电池,该电池在通过设备时会吸收空气中的CO 2。


该电池使用一些新设计的材料,这些材料构成了阴极(负极)和阳极(正极)。研究人员从称为碳纳米管的微小颗粒中构建了这些颗粒。他们用称为二茂铁的铁基化学物质涂覆阳极,并使用称为聚蒽醌的聚合物化学物质涂覆阴极。它们将它们夹在中间,形成带有通道的层,以便气体可以在它们之间流动。研究人员分析了在充电和放电过程中通过设备的气流压力,以测试吸收CO 2的能力。


在充电时,他们发现CO 2分子通过还原的化学过程与阴极表面结合。在还原过程中,CO2分子获得两个额外的电子(“还原”碳原子上的电荷),并将它们连接到聚合物聚蒽醌的链上。相反,氧化反应从聚合物中释放出结合的CO 2分子。在放电期间,电池可以提供充电过程所需的一些原始能量。这减少了充电/放电过程的能量消耗。

研究人员发明了一种可以从空气中去除二氧化碳的新型电池

这就是氧化和还原在原子水平上的工作方式。实际上只是电子来回传递。


当这些电池中的两个电池连接在一起同时进行还原和氧化时,可以减少循环所需的等待时间。随着氧化池的放电,可以将包含CO2的废气流送入还原池以吸收CO2。此外,释放的纯CO 2可用于供应其他行业。例如,碳酸饮料的来源或为温室增加CO2以最大化农作物生长。

研究人员发明了一种可以从空气中去除二氧化碳的新型电池

可以捕获CO 2并将其用于碳酸饮料的生产


这种碳捕获电池是独特的,因为它可以在吸收或释放CO 2之间切换。其他碳捕获方法需要大量的时间,要化学处理或能量才能再生,然后才能再次吸收CO 2。该电池具有高度可扩展性,可以设计成多种形状和尺寸,只需要电源即可。研究人员发现,这项技术非常耐用,可持续7,000个循环以上,吸收CO 2的能力损失不到30%。该设备可有效吸收低至0.8%的浓度的CO 2,这类似于密闭居住空间(如空间模块,潜艇和建筑物)的通风水平。


尽管全球都有减少化石燃料燃烧的相关制度,但无论将来是化学,制药还是运输行业,它们都将继续被使用。因此,2015年《巴黎协定》高度强调了减少对CO 2的需求。ESA碳捕集的设计效率和可扩展性为支持可持续经济带来了巨大推进力。


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