剑桥研究人员发明可直接吸收空气中二氧化碳的新材料

剑桥研究人员发明可直接吸收空气中二氧化碳的新材料 与目前的碳捕集方法相比,带电木炭海绵还可能更加节能,因为它需要更低的温度来去除捕集到的二氧化碳,以便将其储存起来。该研究成果发表在《自然》杂志上。领导这项研究的优素福-哈米德化学系亚历山大-福斯博士说:"从大气中捕捉碳排放是最后的手段,但考虑到气候紧急情况的规模,这是我们需要研究的问题。我们必须做的第一件也是最紧迫的事情是在全球范围内减少碳排放,但温室气体清除也被认为是实现净零排放和限制气候变化最坏影响所必需的。实事求是地说,我们必须竭尽全力"。直接空气捕集是一种潜在的碳捕集方法,它使用海绵状材料从大气中去除二氧化碳,但目前的方法成本高昂,需要高温和使用天然气,而且缺乏稳定性。福斯说:"在使用多孔材料从大气中捕集碳方面,已经开展了一些很有前景的工作。"我们想看看活性炭是否可以作为一种选择,因为它便宜、稳定,而且可以大规模制造。"活性炭被广泛应用于净水器等净化领域,但它通常无法捕捉和保持空气中的二氧化碳。福斯和他的同事提出,如果活性炭可以像电池一样充电,那么它就可以成为一种合适的碳捕获材料。给电池充电时,带电离子会进入电池的一个电极。研究人员假设,用氢氧化物这种化合物给活性炭充电,可以使其适用于碳捕获,因为氢氧化物会与二氧化碳形成可逆键。研究小组利用一种类似电池的充电过程,为一种廉价的活性炭布充入氢氧根离子。在这个过程中,炭布就像电池中的电极,氢氧根离子在炭的微孔中积聚。充电过程结束后,将木炭从"电池"中取出,清洗并烘干。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。"这是一种利用类似电池的工艺制造材料的新方法,"福斯说。"二氧化碳捕获率已经与现有材料相当。但更有希望的是,这种方法的能源密集度要低得多,因为我们不需要高温来收集二氧化碳和再生木炭海绵。"为了从木炭中收集二氧化碳,使其得到净化和储存,需要对材料进行加热,以逆转氢氧化物-二氧化碳键。目前用于从空气中捕捉二氧化碳的大多数材料都需要加热到高达 900°C 的温度,通常需要使用天然气。然而,剑桥大学团队开发的带电木炭海绵只需要加热到 90-100°C 的温度,使用可再生电力即可达到这一温度。这种材料是通过电阻加热进行加热的,基本上是由内向外加热,因此过程更快,能耗更低。不过,这种材料也有局限性,研究人员目前正在努力解决这一问题。福斯说:"我们正在努力提高二氧化碳的捕获量,尤其是在潮湿的条件下,因为在潮湿的条件下,我们的性能会下降。"研究人员说,他们的方法可以用于碳捕获以外的领域,因为木炭中的孔隙和插入其中的离子可以进行微调,以捕获一系列分子。福斯说:"这种方法是我们在 COVID-19 大流行期间提出的一个疯狂想法,所以当这些想法真正奏效时,总是令人兴奋的。这打开了一扇门,可以用简单、节能的方式为不同应用制造各种材料。"编译来源:ScitechDailyDOI: 10.1038/s41586-024-07449-2 ... PC版: 手机版:

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大气中的二氧化碳含量正在以"前所未有的速度"激增 "在过去的一年里,我们经历了有记录以来最热的一年,有记录以来最热的海洋温度,以及一连串似乎无休止的热浪、干旱、洪水、野火和风暴,"美国国家海洋和大气管理局局长里克-斯平拉德在一份新闻稿中说。"现在,我们发现大气中的二氧化碳含量正在以前所未有的速度增加。"2024 年 5 月,诺阿莫纳罗亚大气基线观测站测量到的大气二氧化碳达到峰值,月平均值为百万分之 426.9,在夏威夷火山 66 年的观测记录中再创新高。研究人员在莫纳罗亚大气基线观测站测量了二氧化碳(CO2)的含量。他们发现,大气中的二氧化碳含量在 5 月份达到了季节性峰值,略低于百万分之 427,自 2023 年 5 月以来增加了 2.9 ppm,是 50 年数据记录中第五大年度增长。报告还正式指出,在过去两年中,五月份的峰值出现了最大的跃升此时北半球的二氧化碳含量最高。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)碳循环科学家约翰-米勒(John Miller)说,这种跃升可能是由于化石燃料的持续大量燃烧以及厄尔尼诺现象使地球吸收二氧化碳的能力变得更加困难。该图显示了在夏威夷莫纳罗亚天文台测量到的二氧化碳月平均值的完整记录。冒纳罗亚天文台的二氧化碳数据是直接测量大气中二氧化碳的最长记录该测量站二氧化碳含量的飙升甚至超过了去年设定的全球平均值,即 419.3 ppm,创历史新高,比工业革命前高出 50%。不过,美国国家海洋和大气管理局指出,他们的观测数据是专门在该观测站进行的,并不能"捕捉到全球二氧化碳的变化",尽管事实证明全球测量数据与毛纳罗亚站的测量数据是一致的。二氧化碳测量"发出不祥信号"海洋大气署在新闻稿中说,测量结果"发出了不祥的信号"。斯克里普斯二氧化碳项目主任拉尔夫-基林(Ralph Keeling)在新闻稿中说:"现在的二氧化碳不仅达到了数百万年来的最高水平,而且上升速度比以往任何时候都快。化石燃料燃烧会向大气中释放二氧化碳形式的污染,因此每年都会达到更高的最高值。化石燃料污染就像垃圾填埋场中的垃圾一样,不断累积。"国家海洋和大气管理局解释说,二氧化碳"就像大气中的毯子"就像其他温室气体一样,会放大太阳对地球表面的热量。虽然二氧化碳对保持全球气温在冰点以上至关重要,但如此高浓度的二氧化碳会使气温超过舒适和安全的水平。气候变暖正在助长极端天气事件,其后果已经显现,致命的洪水、热浪和干旱摧毁了世界各地的社区,农业也发生了艰难的转变。在美国国家海洋和大气管理局发布这一消息的前一天,欧盟气候变化服务机构哥白尼宣布,地球目前已连续 12 个月创下历史最高气温纪录,这一趋势"看不到任何改变的迹象"。"我们生活在一个前所未有的时代...这一连串最热的月份在人们的记忆中将是相对寒冷的。" ... PC版: 手机版:

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