研究人员已经开发出一种低成本、节能的方法来制造可以直接从空气中捕获二氧化碳的材料。
剑桥大学的研究人员使用了一种类似于给电池充电的方法来代替活性炭充电，而活性炭通常用于家用滤水器。
研究人员发现，通过给木炭“海绵”充电，使其与二氧化碳形成可逆键，这种带电的材料可以成功地直接从空气中捕获二氧化碳。
与目前的碳捕获方法相比，带电木炭海绵也可能更节能，因为它需要更低的温度来去除捕获的二氧化碳，以便将其储存起来。研究结果发表在《自然》杂志上。
“从大气中捕获碳排放是最后的手段，但考虑到气候紧急情况的规模，这是我们需要调查的事情，”优素福·哈米德化学系的亚历山大·福斯博士说，他领导了这项研究。
“我们要做的第一件也是最紧迫的事情是减少全球的碳排放，但消除温室气体也被认为是实现净零排放和限制气候变化最坏影响的必要条件。实际上，我们必须尽我们所能。”
直接空气捕获是一种潜在的碳捕获方法，它使用海绵状材料从大气中去除二氧化碳，但目前的方法价格昂贵，需要高温和使用天然气，而且缺乏稳定性。
福斯说:“在利用多孔材料从大气中捕获碳方面，一些有前途的工作已经完成。”“我们想看看活性炭是否可能是一种选择，因为它便宜、稳定，而且可以大规模生产。”
活性炭用于许多净化应用，例如水过滤器，但通常它不能捕获和保持空气中的二氧化碳。福斯和他的同事们提出，如果活性炭可以像电池一样充电，它可能是一种合适的碳捕获材料。
当给电池充电时，带电的离子被插入电池的一个电极。研究人员假设，给活性炭注入一种叫做氢氧化物的化合物将使其适合于碳捕获，因为氢氧化物与二氧化碳形成可逆键。
该团队使用了类似电池的充电过程，用氢氧化物离子给廉价的活性炭布充电。在这个过程中，这种布料就像电池中的电极一样，氢氧化物离子会积聚在木炭的微小孔隙中。在充电过程的最后，木炭从“电池”中取出，清洗和干燥。
对带电木炭海绵的测试表明，由于氢氧化物的结合机制，它可以成功地直接从空气中捕获二氧化碳。
福斯说:“这是一种制造材料的新方法，使用类似电池的工艺。”“二氧化碳捕获率已经与现有材料相当。但更有希望的是，这种方法的能耗要低得多，因为我们不需要高温来收集二氧化碳并再生木炭海绵。”
为了从木炭中收集二氧化碳，使其净化和储存，材料被加热以逆转氢氧化物-二氧化碳键。在目前用于从空气中捕获二氧化碳的大多数材料中，这些材料需要加热到高达900°C的温度，通常使用天然气。
然而，剑桥团队开发的带电木炭海绵只需要加热到90-100°C，使用可再生电力就可以达到这个温度。这些材料是通过电阻加热来加热的，这种加热基本上是从内到外加热的，使这个过程更快，能耗更低。
然而，这些材料确实有局限性，研究人员正在努力解决这一问题。福斯说:“我们现在正在努力增加可以捕获的二氧化碳的数量，特别是在潮湿的条件下，我们的性能会下降。”
研究人员说，他们的方法可能在碳捕获以外的领域有用，因为木炭上的孔和插入其中的离子可以被微调以捕获一系列分子。
福斯说:“这种方法是我们在COVID-19封锁期间提出的一种疯狂的想法，所以当这些想法真正奏效时，总是令人兴奋的。”“这种方法为为不同的应用制造各种材料打开了一扇门，以一种简单而节能的方式。”
这项研究已经申请了专利，并在剑桥大学商业化部门剑桥企业的支持下进行商业化。
更多信息:Alexander Forse等人，用带电荷吸附剂从空气中捕获二氧化碳，Nature(2024)。DOI: 10.1038 / s41586 - 024 - 07449 - 2。www.nature.com/articles/s41586-024-07449-2期刊信息:Nature由剑桥大学提供引文:科学家开发了可以直接从空气中吸收二氧化碳的电气化木炭“海绵”(2024,6月5日)检索自https://techxplore.com/news/2024-06-scientists-electrified-charcoal-sponge-air.html。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
