麻省理工学院团队提出从海水而非空气中直接捕获碳的方法

麻省理工学院团队提出从海水而非空气中直接捕获碳的方法根据国际能源署2022年的数据,即使是更有效的空气捕集技术也需要大约6.6千兆焦耳的能量,或者说每捕集一吨二氧化碳需要1.83兆瓦时。这些能源中的大部分并不是用来直接从空气中分离二氧化碳,而是用来保持吸收器的工作温度的热能,或者用来压缩大量空气的电能,以便能够有效地进行捕获操作。但无论如何,成本都是无法控制的,2030年每吨的价格估计在300-1000美元之间。根据Statista的数据,目前地球上没有一个国家愿意向碳排放者征收哪怕是较低估计值的一半的税;排名第一的乌拉圭的税率为137美元/吨。除非其成本大幅下降,否则直接空气捕集将无法作为一项有效的业务运作。事实证明还有一个选择:海水。随着大气中碳浓度的上升,二氧化碳开始溶入海水。目前,海洋吸收了人类每年所有碳排放量的30-40%,并与空气保持着持续的自由交换。把碳从海水中吸出来,它就会从空气中吸出更多的碳来重新平衡浓度。最重要的是,海水中的二氧化碳浓度是空气中的100多倍。以前的研究团队已经设法从海水中释放二氧化碳并将其捕获,但他们的方法需要昂贵的膜和不断供应的化学品来保持反应的进行。另一方面,麻省理工学院的团队已经宣布成功地测试了一个系统,该系统既不使用这两种物质,又需要比空气捕获方法少得多的能量。左图:该设备的示意图。中间:优化电流密度和电极间隙。右图:高效电化学电池的成本分解。在新系统中,海水通过两个腔室。第一个使用活性电极将质子释放到海水中,使水酸化,将溶解的无机重碳酸盐变成二氧化碳气体,二氧化碳气体冒出并被真空收集。然后,水被推送到第二组具有反向电压的电池中,将这些质子唤回,并在将其释放回海中之前将酸性水转为碱性。定期地,当活性电极上的质子被耗尽时,电压的极性被逆转,同样的反应继续进行,水向相反的方向流动。在一份发表在同行评议杂志《能源与环境科学》上的新研究中,该团队称其技术需要122千焦/摩尔的能量输入,根据计算相当于每吨0.77兆瓦时,而且该团队相信它可以做得更好。"尽管我们的基础能量消耗为122千焦/摩尔-二氧化碳,是一个创纪录的低值,"研究报告中写道,"它仍然可以朝着32千焦/摩尔-二氧化碳的热力学极限大幅下降。"该团队预测,每吨二氧化碳的优化成本约为56美元--尽管直接与全系统直接空气捕集成本进行比较并不公平。该研究警告说,这不包括真空脱气、过滤和"电化学系统之外的辅助成本"--对这些成本的分析将必须单独进行。然而,其中一些成本有可能通过将碳捕集装置与其他设施(例如已经在处理大量海水的海水淡化厂)整合而得到缓解。该系统可以与任何现有的处理海水的基础设施相结合,如海水淡化厂还有一些其他的好处;近年来,海洋中的碳积聚增加已经造成了酸化问题,威胁到了珊瑚礁和贝类。这个过程的碱性输出,如果直接用于需要的地方,可以帮助纠正生态平衡。该团队计划在未来两年的某个时候开展一个实际的示范项目,并表示有很多事情仍然需要努力。首先,研究人员希望能够在没有真空系统的情况下将气体分离出来。矿物沉淀物在碱化一侧的电极上结垢,所以还有很多进展要做。该研究结论刊登在《能源与环境科学》杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1344915.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1344915.htm

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麻省理工学院的突破:有效地从海洋中清除二氧化碳

麻省理工学院的突破:有效地从海洋中清除二氧化碳最近,直接从海水中清除二氧化碳的可能性已经成为缓解二氧化碳排放的另一种有希望的可能性,这种可能性甚至有可能在某一天导致整体净负排放。但是,像空气捕捉系统一样,这个想法还没有导致任何广泛的使用,尽管有一些公司试图进入这个领域。现在,麻省理工学院的一个研究小组说,他们可能已经找到了一个真正高效和廉价的清除机制的关键。最近,麻省理工学院教授T.AlanHatton和KripaVaranasi,博士后SeoniKim,以及研究生MichaelNitzsche、SimonRufer和JackLake在《能源与环境科学》杂志上报告了这一发现。现有的从海水中去除二氧化碳的方法是在一堆膜上施加电压,通过水的分裂来酸化原料流。这将水中的碳酸氢盐转化为二氧化碳分子,然后可以在真空下将其去除。哈顿是拉尔夫-兰道化学工程教授,他指出,膜是昂贵的,而且需要化学品来驱动堆栈两端的整体电极反应,进一步增加了费用和过程的复杂性。他说:"我们想避免向阳极和阴极半电池引入化学品的需要,并尽可能避免使用膜。"从海洋脱盐厂去除二氧化碳最初,该系统可以使用现有的或计划中的已经处理海水的基础设施,如海水淡化厂,但该系统是可扩展的。这个效果图显示了新方法也可以被船舶和海上平台所使用。该团队想出了一个由无膜电化学电池组成的可逆过程。反应电极被用来向送入细胞的海水释放质子,推动水中溶解的二氧化碳的释放。该过程是循环的。它首先酸化水,将溶解的无机重碳酸盐转化为分子二氧化碳,在真空下作为气体收集。然后,水被送入第二组具有反向电压的电池,以恢复质子并将酸性水转为碱性,然后再将其释放回海中。一旦一组电极的质子被耗尽(在酸化过程中),另一组电极在碱化过程中被再生,这两个电池的作用就会定期地被颠倒过来。机械工程系教授瓦拉纳西说,这种去除二氧化碳和重新注入碱性水的方法可以慢慢开始扭转,至少在局部地区,由二氧化碳堆积造成的海洋酸化,反过来又威胁到了珊瑚礁和贝类。他们说,碱性水的再注入可以通过分散的出口或离岸较远的地方进行,以避免局部的碱度飙升而破坏生态系统。Varanasi说:"我们将无法处理整个地球的排放物。但在某些情况下,可能会在养鱼场等地方进行再注入,这些地方往往会使水酸化,所以这可能是一种帮助抵消这种影响的方式。"一旦二氧化碳从水中被移除,它仍然需要被处理掉,就像其他碳清除过程一样。例如,它可以被埋在海底深处的地质构造中,或者可以通过化学方法转化为像乙醇这样的化合物,可以用作运输燃料,或者转化为其他特种化学品。"你当然可以考虑将捕获的二氧化碳作为化学品或材料生产的原料,但你不可能将其全部作为原料,"Hatton说。"你会为你生产的所有产品耗尽市场,所以无论如何,大量捕获的二氧化碳将需要被埋在地下。""至少在最初,我们的想法是将这种系统与现有的或计划中的已经处理海水的基础设施结合起来,如海水淡化厂。"Varanasi说:"这个系统是可扩展的,因此我们可以把它潜在地整合到已经在处理海水或与海水接触的现有过程中。在那里,二氧化碳的去除可以成为现有工艺的一个简单附加物,这些工艺已经将大量的水送回大海,而且它将不需要像化学添加剂或膜这样的消耗品。有了海水淡化厂,你已经在泵送所有的水,所以为什么不在那里共建?与你移动水的方式有关的一堆资本成本,以及许可,所有这些都可以已经被处理了。"该系统也可以由船舶实施,在行驶过程中处理水,以帮助减轻船舶交通对整体排放的重大贡献。目前已经有了降低航运排放的国际规定,这可以帮助航运公司抵消一些排放,并将船舶变成海洋洗涤器。该系统也可以在海上钻井平台或水产养殖场等地方实施。最终,它可能导致在全球范围内部署独立的碳清除工厂。这个过程可能比空气捕集系统更有效,因为海水中的二氧化碳浓度是空气中的100倍以上。在直接空气捕集系统中,首先需要捕集和浓缩气体,然后再回收它。然而,海洋是大型的碳汇,所以捕获步骤已经完成了。"没有捕获步骤,只有释放"。这意味着需要处理的材料量要小得多,可能会简化整个过程,并减少对足迹的要求。研究正在继续,其中一个目标是找到一个替代目前需要真空来从水中去除分离的二氧化碳的步骤。另一个需求是确定操作策略,以防止矿物质的沉淀,这些矿物质会弄脏碱化池的电极,这是一个固有的问题,会降低所有报告的方法的整体效率。研究团队在这些问题上已经取得了重大进展,但现在报告这些问题仍为时过早。预计该系统可以在大约两年内准备好用于实际示范项目。"二氧化碳问题是我们生活、我们生存的决定性问题,"Varanasi说。"所以很明显,我们需要我们能得到的所有帮助。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346825.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1346825.htm

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碳的炼金术:麻省理工学院设计出革命性的二氧化碳转化技术

碳的炼金术:麻省理工学院设计出革命性的二氧化碳转化技术如果将这一工艺扩大到工业用途,将有助于从发电厂和其他来源清除二氧化碳,从而减少排放到大气中的温室气体数量。麻省理工学院的化学工程师们证明,通过使用DNA将催化剂(蓝色圆圈)拴在电极上,可以使二氧化碳转化为一氧化碳的效率大大提高。图片来源:麻省理工学院ChristineDaniloff革命性的脱碳技术"这将能够从排放物或溶解在海洋中的二氧化碳中提取二氧化碳,并将其转化为有利可图的化学品。"保罗-库克(PaulM.Cook)化学工程职业发展助理教授、该研究的资深作者阿里尔-弗斯特(ArielFurst)说:"这确实是一条脱碳之路,因为我们可以把二氧化碳这种温室气体转化为对化学生产有用的东西。"这种新方法利用电力进行化学转换,催化剂通过DNA链系在电极表面。DNA就像尼龙搭扣一样,将所有反应成分紧紧粘在一起,使反应比所有成分都漂浮在溶液中更有效率。Furst创办了一家名为HelixCarbon的公司,以进一步开发这项技术。麻省理工学院前博士后GangFan是这篇论文的第一作者,论文发表在《美国化学学会学报》(JournaloftheAmericanChemicalSocietyAu)上。其他作者包括:21岁的NathanCorbin博士、23岁的MinjuChung博士、麻省理工学院前博士后ThomasGill和AmrutaKarbelkar以及23岁的EvanMoore。分解二氧化碳要将二氧化碳转化为有用的产品,首先需要将其转化为一氧化碳。其中一种方法是用电,但这种电催化所需的能量过于昂贵。为了降低成本,研究人员尝试使用电催化剂,这种催化剂可以加快反应速度,减少系统所需的能量。用于该反应的一种催化剂是一类被称为卟啉的分子,这种分子含有铁或钴等金属,结构类似于血液中携带氧气的血红素分子。在这种电化学反应中,二氧化碳溶解在电化学装置内的水中,该装置包含一个驱动反应的电极。催化剂也悬浮在溶液中。然而,这种装置的效率并不高,因为二氧化碳和催化剂需要在电极表面相遇,而这种情况并不常见。为了使反应更频繁地发生,从而提高电化学转换的效率,Furst开始研究如何将催化剂附着在电极表面。DNA似乎是这种应用的理想选择。她说:"DNA的成本相对较低,你可以用化学方法对其进行修饰,并且可以通过改变序列来控制两条链之间的相互作用。它就像一种序列特异的魔术贴,具有非常强但可逆的相互作用,你可以对其进行控制。"为了将单股DNA连接到碳电极上,研究人员使用了两个"化学手柄",一个在DNA上,另一个在电极上。这些"化学手柄"可以折叠在一起,形成永久性的结合。然后将互补的DNA序列连接到卟啉催化剂上,这样当催化剂加入溶液中时,它就会可逆地与已经连接到电极上的DNA结合--就像魔术贴一样。系统建立后,研究人员向电极施加电势(或偏压),催化剂利用这种能量将溶液中的二氧化碳转化为一氧化碳。反应还能从水中产生少量氢气。催化剂磨损后,可以通过加热系统来破坏两条DNA链之间的可逆键,从而将其从表面释放出来,并用新的催化剂取而代之。突破性的电化学转换利用这种方法,研究人员能够将反应的法拉第效率提高到100%,这意味着进入系统的所有电能都直接进入化学反应,没有能量浪费。而当催化剂没有被DNA拴住时,法拉第效率只有40%左右。Furst说,这项技术可以很容易地扩大到工业用途,因为研究人员使用的碳电极比传统金属电极便宜得多。催化剂也很便宜,因为它们不含任何贵金属,而且电极表面只需要少量的催化剂。通过更换不同的催化剂,研究人员计划尝试用这种方法制造甲醇和乙醇等其他产品。由Furst创办的HelixCarbon公司也在致力于进一步开发该技术,以实现潜在的商业用途。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425921.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1425921.htm

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麻省理工学院和哈佛大学工程师成功将二氧化碳转化为甲酸盐燃料

麻省理工学院和哈佛大学工程师成功将二氧化碳转化为甲酸盐燃料现在,麻省理工学院和哈佛大学的研究人员已经开发出一种高效的工艺,可以将二氧化碳转化为甲酸盐,甲酸盐是一种液态或固态物质,可以像氢气或甲醇一样用于燃料电池和发电。甲酸钾或甲酸钠已经形成工业规模,通常用作道路和人行道的除冰剂,它无毒、不易燃、易于储存和运输,并能在普通钢罐中保持稳定,在生产几个月甚至几年后仍可使用。效果图显示了灰色桌子上的三个部分:顶部是白色的房屋模型;燃料电池夹在两块金属板之间,周围漂浮着球形分子;底部是电解槽,看起来与燃料电池相似,周围也漂浮着分子。图片来源:哈佛大学设计研究生院ShuhanMiao麻省理工学院博士生张震、任志初和亚历山大-奎恩(AlexanderH.Quinn)、哈佛大学博士生奚大为和麻省理工学院教授李菊最近在《细胞报告物理科学》(CellReportsPhysicalScience)杂志上发表的一篇开放存取论文中描述了这一新工艺。整个过程包括捕获气体并将其电化学转化为固体甲酸盐粉末,然后将其用于燃料电池发电。不过,研究人员希望它可以扩展,以便为个人家庭提供无排放的热能和电力,甚至用于工业或电网规模的应用。提高效率和实用性其他将二氧化碳转化为燃料的方法通常涉及两个阶段:首先,通过化学方法捕获气体并将其转化为碳酸钙等固体形式,然后加热该材料以驱除二氧化碳并将其转化为一氧化碳等燃料原料。第二步的效率非常低,通常只能将不到20%的气态二氧化碳转化为所需产品。相比之下,新工艺的转化率远远超过90%,而且不需要低效的加热步骤,首先将二氧化碳转化为一种中间形式,即液态金属碳酸氢盐。然后,在使用低碳电力(如核能、风能或太阳能)的电解槽中,通过电化学方法将这种液体转化为液态甲酸钾或甲酸钠。然后,生产出的高浓度液态甲酸钾或甲酸钠溶液可以通过太阳能蒸发等方法进行干燥,生产出高度稳定的固体粉末,可以在普通钢罐中储存长达数年甚至数十年。带有碳酸氢盐阴极、中间缓冲层、阳离子交换膜和水阳极的电沸腾器配置。资料来源:哈佛大学设计研究生院ShuhanMiao核科学与工程系和材料科学与工程系联合任职的李说,团队开发的几个优化步骤在将低效化学转换过程转变为实用解决方案方面发挥了重要作用。转化过程和应用碳捕集与转化过程首先是基于碱性溶液的捕集,将发电厂排放等高浓度气流或极低浓度来源(甚至是露天)的二氧化碳浓缩成液态金属碳酸氢盐溶液。然后,通过阳离子交换膜电解槽,这种碳酸氢盐被电化学转化为固体甲酸盐晶体,其碳效率超过96%,这一点已在研究小组的实验室规模实验中得到证实。这些晶体具有无限期的保质期,非常稳定,可以储存数年甚至数十年而几乎没有损耗。相比之下,即使是现有最好的实用氢气储存罐,每天也会有约1%的气体泄漏,这就排除了任何需要长年储存的用途。甲醇是另一种被广泛探讨的将二氧化碳转化为燃料电池所需的燃料的替代品,但甲醇是一种有毒物质,在泄漏可能对健康造成危害的情况下,甲醇很难被改造成燃料电池所需的燃料。而甲酸盐则被广泛使用,根据国家安全标准,甲酸盐被认为是无害的。技术改进该工艺的效率之所以能大幅提高,主要得益于几项改进。首先,膜材料及其配置的精心设计克服了以前尝试这种系统时遇到的一个问题,即某些化学副产品的堆积会改变pH值,导致系统的效率随着时间的推移而逐渐降低。"传统上,很难实现长期、稳定、持续的原料转化,"张说。"我们系统的关键在于实现稳态转化的pH值平衡。"为此,研究人员进行了热力学建模,以设计新工艺,使其达到化学平衡,pH值保持稳定,酸度不会随时间变化。因此,它可以长期高效地运行。在他们的测试中,该系统运行了200多个小时,产量没有明显下降。整个过程可在环境温度和相对较低的压力(约为大气压的五倍)下完成。另一个问题是,不必要的副反应会产生其他无用的化学产品,但研究小组想出了一个办法,通过引入一个额外的富含碳酸氢盐的玻璃纤维棉"缓冲"层来阻止这些副反应。研究小组还建造了一个燃料电池,专门针对使用这种甲酸盐燃料发电进行了优化。储存的甲酸盐颗粒只需溶解在水中,然后根据需要泵入燃料电池。虽然固体燃料比纯氢重得多,但考虑到储存氢气所需的高压气罐的重量和体积,最终的结果是,在给定储存体积的情况下,电力输出接近平价。潜在应用研究人员说,甲酸盐燃料可以应用于从家用设备到大型工业用途或电网规模的存储系统等任何领域。最初的家庭应用可能需要一个与冰箱大小相当的电解装置,用来捕捉二氧化碳并将其转化为甲酸盐,然后储存在地下或屋顶的储罐中。然后,在需要时,将粉末状固体与水混合,送入燃料电池,提供电力和热量。张说:"这适用于社区或家庭示范,但我们相信,将来它也可能适用于工厂或电网。"西北大学化学系教授、电气与计算机工程系教授泰德-萨金特(TedSargent)说:"甲酸盐经济是一个引人入胜的概念,因为金属甲酸盐非常良性和稳定,是一种引人注目的能量载体。作者们证明了从碳酸氢盐原料到甲酸盐的液-液转换效率得到了提高,并证明了这些燃料以后可以用来发电。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395963.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1395963.htm

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释放粘土的力量:它可以是捕获空气中二氧化碳的关键吗?

释放粘土的力量:它可以是捕获空气中二氧化碳的关键吗?桑迪亚国家实验室的生物工程师SusanRempe(左)和化学工程师TuanHo通过一种粘土的化学结构的艺术表现进行观察。他们的团队正在研究如何利用粘土来捕获二氧化碳。资料来源:克雷格-弗里茨/桑迪亚国家实验室照片在桑迪亚化学工程师TuanHo的领导下,该团队一直在使用强大的计算机模型,结合实验室实验,研究一种粘土如何吸收和储存二氧化碳。科学家们在本周早些时候发表在《物理化学快报》上的一篇论文中分享了他们的初步发现。该论文的主要作者Ho说:"这些基本发现有可能用于直接空气捕集;这就是我们正在努力的方向。粘土真的很便宜,而且在自然界中很丰富。如果这个高风险、高回报的项目最终产生了一项技术,这应该使我们能够大大降低直接空气碳捕获的成本。"为什么要捕获碳?碳捕获和封存是指从地球大气层中捕获多余的二氧化碳并将其储存在地下深处的过程,目的是减少气候变化的影响,如更频繁的严重风暴、海平面上升以及干旱和野火增加。这种二氧化碳可以从燃烧化石燃料的发电厂或其他工业设施(如水泥窑),或直接从空气中捕获,这在技术上更具挑战性。碳捕集和封存被广泛认为是正在考虑用于气候干预的最没有争议的技术之一。桑迪亚生物工程师和该项目的高级科学家SusanRempe说:"我们想要低成本的能源,而不破坏环境。我们可以以一种不产生那么多二氧化碳的方式生活,但我们不能控制我们的邻居做什么。直接空气碳捕获对于减少空气中的二氧化碳数量和减轻我们邻居释放的二氧化碳非常重要。"Ho想象,基于粘土的设备可以像海绵一样用来吸收二氧化碳,然后二氧化碳可以从海绵中"挤"出来并被抽到地下深处。或者粘土可以更像一个过滤器,从空气中捕捉二氧化碳进行储存。除了便宜和广泛使用之外,粘土还很稳定,并且有很高的表面积--它由许多微小的颗粒组成,而这些颗粒又有比人类头发直径小十万倍的裂缝和缝隙。Rempe说,这些微小的空腔被称为纳米孔,化学性质可以在这些纳米级的孔隙中发生变化。这并不是Rempe第一次研究用于捕获二氧化碳的纳米结构材料。事实上,她是一个研究将二氧化碳转化为水稳定的碳酸氢盐的生物催化剂的团队的成员,该团队定制了一个极薄的纳米结构的膜来保护生物催化剂,并为他们受生物启发的碳捕捉膜获得了专利。当然,这种膜不是用廉价的粘土制成的,最初是为了在燃烧化石燃料的发电厂或其他工业设施中发挥作用,Rempe说。"这是同一个问题的两个互补的可能解决方案,"她说。如何模拟纳米尺度?分子动力学是一种计算机模拟,研究原子和分子在纳米级的运动和相互作用。通过观察这些相互作用,科学家可以计算出一个分子在特定环境中的稳定性--例如在充满水的粘土纳米孔中。"分子模拟确实是研究分子尺度上的相互作用的有力工具,"Ho说。"它使我们能够充分了解二氧化碳、水和粘土之间发生了什么,目标是利用这些信息来设计一种粘土材料,用于碳捕捉应用。"在这种情况下,分子动力学模拟表明,二氧化碳在潮湿的粘土纳米孔中可以比在普通水中更稳定。这是因为水里的原子不能均匀地分享它们的电子,使得一端略带正电,另一端略带负电。另一方面,二氧化碳中的原子确实均匀地分享它们的电子,就像油与水混合一样,二氧化碳在类似的分子附近更稳定,例如粘土的硅氧区域。由CliffJohnston教授领导的普渡大学的合作者最近用实验证实,限制在粘土纳米孔中的水比普通水吸收更多的二氧化碳。桑迪亚博士后研究员NabankurDasgupta也发现,在纳米孔的油状区域内,将二氧化碳转化为碳酸所需的能量较少,与普通水的相同转化相比,使反应更有利,Ho补充说,通过使这种转换变得有利并需要更少的能量,最终粘土纳米孔的油状区域使其有可能捕获更多的二氧化碳并更容易地储存它。"到目前为止,这告诉我们粘土是一种捕捉二氧化碳并将其转化为另一种分子的好材料,"Rempe说。"而且我们了解了这是为什么,这样合成人员和工程师就可以修改材料,以增强类似油的表面化学性质。模拟也可以指导实验,以测试关于如何促进二氧化碳转化为其他有价值分子的新假设"。该项目的下一步将是利用分子动力学模拟和实验来弄清如何将二氧化碳重新从纳米孔中取出。在三年项目结束时,他们计划构想出一个基于粘土的直接空气碳捕获装置。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346445.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1346445.htm

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科学家展示可直接从空气中提取二氧化碳的新型碳捕集方法

科学家展示可直接从空气中提取二氧化碳的新型碳捕集方法随着全球社会逐步实现工业生产的去碳化,不仅要防止大气中产生新的碳,还要提取已经存在的二氧化碳。传统的碳捕集侧重于在重碳工艺中从排放点收集二氧化碳,而"直接空气捕集"(DAC)则是在一般大气条件下提取碳。这种方法在应对气候变化的斗争中变得越来越重要,特别是随着我们对化石燃料依赖的减少,从源头捕集碳的必要性也在降低。利用湿度技术,科学家们发现了几种有助于低能耗碳封存的新离子。美国西北大学的最新研究展示了一种从周围环境条件中捕捉碳的新方法,该方法研究了系统中水和二氧化碳之间的关系,为"湿度摆动"技术提供了参考,该技术在低湿度时捕捉二氧化碳,在高湿度时释放二氧化碳。这种方法结合了创新的动力学方法和多种离子,几乎可以从任何地方去除碳。这项研究最近发表在《环境科学与技术》杂志上。该研究的资深作者、西北大学的VinayakP.Dravid说:"我们不仅扩大和优化了碳捕集离子的选择,还有助于揭示复杂的流体-表面相互作用的基本原理。这项工作推进了我们对DAC的集体理解,我们的数据和分析为理论家和实验家进一步改进实际条件下的碳捕集提供了强大的动力。"德拉维德是西北大学麦考密克工程学院材料科学与工程系亚伯拉罕-哈里斯教授,也是国际纳米技术研究所全球倡议主任。博士生约翰-赫加蒂(JohnHegarty)和本杰明-辛德尔(BenjaminShindel)是论文的共同第一作者。辛德尔说,论文背后的想法来自于利用环境条件促进反应的愿望。"我们喜欢湿摆式碳捕集,因为它没有明确的能源成本,尽管对一定量的空气进行加湿需要一定的能量,但理想情况下,你可以'免费'获得湿度,在能量上可以依靠一个天然的干湿空气库相邻的环境"。新离子促进了碳捕获。资料来源:德拉维德实验室/西北大学该研究小组还扩大了用于使反应成为可能的离子数量。约翰-赫加蒂说:"我们不仅将能够实现理想的湿度碳捕获的离子数量增加了一倍,而且还发现了迄今为止性能最高的系统。"近年来,湿度摆动捕集技术已经开始兴起。传统的碳捕集方法使用吸附剂在源点位置捕集二氧化碳,然后利用热量或产生的真空将二氧化碳从吸附剂中释放出来。这种方法的能源成本很高。传统的碳捕集方法会紧紧抓住二氧化碳,这意味着需要大量能源才能将其释放并重新利用。这种方法也不是在所有地方都适用。例如,农业、混凝土和钢铁制造商是主要的排放源,但它们的占地面积很大,因此不可能从单一来源捕集碳。较富裕的国家应努力将排放量降到零以下,而更依赖碳经济的发展中国家则应减少二氧化碳的生产。另一位资深作者、化学教授奥马尔-法尔哈(OmarFarha)在探索金属氧化物框架(MOF)结构在二氧化碳捕集和封存等多种应用中的作用方面拥有丰富的经验。"DAC是一个复杂的多方面问题,需要跨学科的方法,"Farha说。"我对这项工作的欣赏之处在于对复杂参数进行了详细而仔细的测量。任何提议的机制都必须解释这些错综复杂的观测结果。"过去的研究人员一直专注于碳酸根离子和磷酸根离子来促进水分摆动捕获,并对这些特定离子有效的原因提出了具体的假设。但德拉维德的研究小组希望测试更广泛的离子,观察哪些离子最有效。总的来说,他们发现价态最高的离子--主要是磷酸盐最有效,于是他们开始寻找多价离子,排除了一些离子,并找到了对这种应用有效的新离子,包括硅酸盐和硼酸盐。研究小组相信,未来的实验加上计算建模将有助于更好地解释为什么某些离子比其他离子更有效。目前已经有公司致力于将直接空气碳捕集商业化,利用碳信用额激励公司抵消排放。许多公司捕捉的是通过改变农业生产方式等活动已经捕捉到的碳,而这种方法可以明确地直接从大气中封存二氧化碳,然后将其浓缩并最终储存或再利用。德拉维德的团队计划将这种二氧化碳捕集材料与他们早先开发的多孔海绵平台结合起来,以清除包括石油、磷酸盐和微塑料在内的环境毒素。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388409.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1388409.htm

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生态环境部:正在组织开展电力碳足迹因子研究

生态环境部:正在组织开展电力碳足迹因子研究生态环境部今日召开4月例行新闻发布会,生态环境部新闻发言人裴晓菲表示,近日,生态环境部、国家统计局发布《2021年电力二氧化碳排放因子》。本次发布的电力二氧化碳排放因子可供不同主体核算电力消费的二氧化碳排放量时参考使用。后续将建立常态化发布机制,及时更新和定期发布电力二氧化碳排放因子,今年还将发布《2022年电力二氧化碳排放因子》。此外,生态环境部正在组织开展电力碳足迹因子研究,成熟后将发布电力碳足迹因子。

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