中國工程院院士、深圳大學(xué)深地科學(xué)與綠色能源研究院院長謝和平團隊提出了低能耗電化學(xué)碳捕集新策略。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《自然-通訊》。

 

　　近年來，作為一種前景廣闊的替代方案，電化學(xué)碳捕集技術(shù)因能夠利用可再生清潔電力、無須升降溫操作而備受關(guān)注。然而，該技術(shù)在實際應(yīng)用中存在過程不穩(wěn)定、難以大規(guī)模推廣等一系列挑戰(zhàn)，特別是在含氧氣源如空氣或煙氣中，電化學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性往往難以保證，反應(yīng)過程中的氧副反應(yīng)和電極退化等限制了長期有效運行。

 

　　研究團隊提出了一種全新的低能耗電化學(xué)碳捕集策略。其核心在于將傳統(tǒng)的單步電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電化學(xué)-化學(xué)相耦合的“雙步反應(yīng)”過程，通過在陰極和陽極上分別進(jìn)行氫氣析出反應(yīng)和有機還原載體的氧化反應(yīng)，巧妙調(diào)節(jié)電解液的酸堿性，從而實現(xiàn)低能耗、高效的二氧化碳捕集過程。

 

　　這種“雙步反應(yīng)”策略避免了氧氣對系統(tǒng)的干擾，顯著提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)性。實驗結(jié)果表明，該技術(shù)能夠在200小時內(nèi)穩(wěn)定運行，且捕集每噸二氧化碳的能耗僅為1.12千兆焦耳，展示出在低能耗、高效碳捕集方面的巨大潛力。

 

　　此外，研究團隊還成功研制出全球首套日處理煙氣1500升的電化學(xué)碳捕集原理樣機，并進(jìn)行了放大演示。樣機實現(xiàn)了每日生成高純二氧化碳0.4千克、穩(wěn)定運行超72小時的技術(shù)突破，進(jìn)一步驗證了該方法在大規(guī)模減碳應(yīng)用中的可行性。

 

　　這一研究成果為全球減碳目標(biāo)提供了全新技術(shù)支撐。隨著這項技術(shù)的不斷優(yōu)化和進(jìn)一步發(fā)展，有望推動低能耗、高穩(wěn)定的碳捕集技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用，助力產(chǎn)業(yè)升級，邁向負(fù)碳未來。