电池式装置可去除空气中二氧化碳

由聚合物电极组成的高效、模块化装置，可在一定浓度范围内吸收CO2。据联合国政府间气候变化专门委员会IPCC报告，为防止全球变暖的影响，世界各国需大幅削减CO2排放，方法是从源头捕获CO2，甚至直接去除大气（CO2超过400μg/g）中的CO2。研究人员希望新的节能高效的碳捕获技术将有所帮助。这种紧凑的电池式系统，可消除汽车排气管的碳排放，还可在较低CO2浓度（与大气中的CO2浓度接近）下工作，并经过进一步完善后能直接从空气中捕获气体。

目前，大规模的碳捕集依靠吸附剂材料吸收CO2，最常见的是水基胺溶液，但分离捕集CO2并重新生成胺需大量热量。该技术还需庞大的设备，而这些设备很难整合到现有工厂，且仅适用于高浓度CO2的捕集。因此，研究人员和一些新兴企业正在试验更有效的吸附剂材料（如碳捕获MOFs材料）及其他可降低碳捕获成本的方法，但还没有技术能按比例放大或缩小以适用于不同浓度和体积的CO2。

Voskian和T. Alan Hatton制造了一个电化学电池，可捕获流过其薄而柔软电极表面的气体中的CO2。该电池的负极上涂有聚蒽醌和碳纳米管的复合材料，正极上涂有聚乙烯二茂铁—碳纳米管混合物。Voskian称，当电池充电时，电子会通过外部电路从二茂铁传输到醌一侧，还原态醌与CO2反应，形成碳酸盐并将气体掺入固体电极中。电池放电的逆反应则再生醌并释放出CO2，这些CO2可以用另一种载气流排出。这种电化学过程完全可逆，与胺洗不同，部分胺吸附剂会蒸发并在加热释放CO2时损失掉。操作时，电池会来回切换，在充电时烟气或空气通过，在放电时载气吹入。

墨尔本大学的化学工程师Paul Webley认为，该系统最有前景之处在于其可扩展性。要将该系统的规模从容纳轿车排气管的小系统更改为适合大型化工厂的大系统，只需将更多模块堆叠在一起即可。该系统仍需长期实地测试。

研究人员采用各种模拟工业废气对该设备进行了测试，这些气体包含CO2、水蒸气、氧气、氮气和其他污染物的混合物。该设备初始版吸收CO2浓度范围为6 000～100 000μg/g。最初成果发表后，研究人员尝试了一种新的聚合物共混物，其工作浓度为500μg/g，接近环境空气中的CO2含量。经过7 000次循环工作后，部分聚合物迁移到了相反的电极上，电池失去了30%去除二氧化碳的能力。Voskian表示，麻省理工学院的研究小组正努力通过物理稳定聚合物来防止出现这种情况。截止目前，研究人员已经完成了10 m2的电极涂层和1 m2的原型设备。他们很快将开始采用卷对卷工艺，工业生产该设备，并计划通过副产品Verdox将技术商业化。伍斯特理工学院化学工程师Jennifer L.Wilcox认为，由于这种方法仅依靠电力，因此有可能与可再生能源很好地结合在一起。例如，用于直接从空气中捕获二氧化碳的系统，可以由太阳能电池供电。