科學(xué)家研發(fā)出新型吸附劑可迅速捕獲二氧化碳

近日，香港中文大學(xué)(深圳)理工學(xué)院教授李懷光與英國劍橋大學(xué)教授A(yíng)lexander C. Forse團隊提出并驗證了吸附材料合成的新路徑，開(kāi)辟了碳捕集、碳利用技術(shù)的新領(lǐng)域。最新研究成果發(fā)表于《自然》。

空氣中直接捕集二氧化碳是實(shí)現碳中和的重要技術(shù)路徑，采用堿性溶液(如氫氧化鉀、氫氧化鈣等)作為吸附劑的碳捕集方法，具有吸附容量大、效率高、速度快等顯著(zhù)優(yōu)勢，但是吸附產(chǎn)物碳酸鹽具有較大的晶格能，需要在900℃的高溫下進(jìn)行二氧化碳脫附，大大增加了碳捕集的運行成本。如何降低捕集能耗是目前高性能吸附材料研發(fā)的關(guān)鍵。

該研究通過(guò)電化學(xué)技術(shù)分離帶電離子作為吸附位點(diǎn)，成功設計開(kāi)發(fā)出一類(lèi)新型吸附劑材料——帶電吸附劑。這種吸附材料在低成本活性碳的孔隙中，積聚大量活性氫氧根離子，并通過(guò)形成碳酸(氫)根的方式，迅速捕獲空氣中的二氧化碳。

與傳統的塊狀碳酸鹽相比，帶電吸附劑的脫附過(guò)程無(wú)須克服晶格能壘，因此能在相對低溫(90至100℃)下完成脫附。同時(shí)，由于吸附劑具備良好的導電、導熱性能，可直接利用可再生能源進(jìn)行原位焦耳加熱脫附，極大提高了能源利用效率。固態(tài)核磁測試數據表明，焦耳加熱能在極短時(shí)間內將材料迅速加熱至90℃，實(shí)現二氧化碳的完全脫附。

該帶電吸附劑所采用的原材料來(lái)源廣泛、易于獲取，具有廣闊的應用前景。除了二氧化碳捕集之外，帶電吸附劑的結構多樣性將為其他領(lǐng)域的新材料設計提供思路。此外，帶電吸附劑良好的導電性與焦耳熱再生技術(shù)耦合，為可再生能源電力在直接空氣碳捕獲技術(shù)中的應用提供了極大便利。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07449-2