它可以直接“抓獲”空氣中的二氧化碳！
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】隨著全球氣候變暖成為不容忽視的挑戰(zhàn)，減少溫室氣體排放和碳捕獲技術(shù)成為了全球科研和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的焦點(diǎn)。在碳捕集技術(shù)上，直接空氣捕集(Direct Air Capture，DAC)技術(shù)作為一種新興的環(huán)境治理手段，正逐步展現(xiàn)出其巨大的潛力和價(jià)值。作為一種新興的碳去除技術(shù)，DAC在實(shí)現(xiàn)負(fù)排放或碳清除方面具有潛力。通過(guò)捕獲和儲(chǔ)存大氣中的CO2，DAC有助于彌補(bǔ)自然生態(tài)系統(tǒng)對(duì)CO2的有限吸收能力。
直接空氣捕集技術(shù)(DAC)是一種直接從大氣中捕獲二氧化碳的技術(shù)。它采用特定的化學(xué)或物理方法，將空氣中的二氧化碳分離出來(lái)，進(jìn)而進(jìn)行儲(chǔ)存或利用。Climeworks公司便是這一技術(shù)的典型應(yīng)用者。瑞士氣候技術(shù)公司Climeworks 2021年在冰島建造世界第一個(gè)也是世界最大的直接碳捕獲工廠(chǎng)Orca，時(shí)隔一年又在冰島建造第二座更大的工廠(chǎng)Mammoth。Mammoth將于2024年底全面完工，預(yù)計(jì)每年可捕集36,000噸二氧化碳，相當(dāng)于一年內(nèi)減少約7,800輛汽車(chē)上路的排放量。
然而，盡管DAC技術(shù)具有巨大的應(yīng)用前景，但其高昂的成本和能耗一直是制約其大規(guī)模推廣的瓶頸。
香港中文大學(xué)(深圳)理工學(xué)院李懷光教授與劍橋大學(xué)Alexander C. Forse教授課題組通過(guò)電化學(xué)技術(shù)分離帶電離子作為吸附位點(diǎn)，成功設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一類(lèi)新型吸附劑材料——帶電吸附劑。這種吸附材料利用類(lèi)似電池的充電過(guò)程，在低成本活性碳的孔隙中積聚大量活性氫氧根離子，并通過(guò)形成碳酸(氫)根的方式，迅速捕獲空氣中的二氧化碳。
與傳統(tǒng)的塊狀碳酸鹽相比，帶電吸附劑的脫附過(guò)程無(wú)需克服晶格能壘，因此能在相對(duì)低溫下完成脫附，大大提高了能源利用效率。目前用于從空氣中捕獲CO2的大多數(shù)材料都需要被加熱到高達(dá)900℃的溫度，且通常使用天然氣。然而，帶電的活性炭“海綿”只需要加熱到90—100℃，而這個(gè)溫度可以通過(guò)使用可再生電力來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些材料通過(guò)電阻加熱來(lái)達(dá)到升溫，本質(zhì)上是從內(nèi)到外加熱材料，過(guò)程更快、能源密集度更低。
這一創(chuàng)新性的研究成果不僅為DAC技術(shù)提供了新的思路和方法，也為其在大規(guī)模應(yīng)用中的成本控制和能效提升提供了可能。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷成熟和成本的逐步降低，DAC技術(shù)有望在能源、工業(yè)、交通等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為全球氣候治理和可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。
相關(guān)成果Capturing Carbon Dioxide from Air with Charged Sorbents于近日發(fā)布在國(guó)際期刊《自然(nature)》。
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