過量的大氣二氧化碳正達(dá)到災(zāi)難性的程度，迫使各國政府、工業(yè)領(lǐng)袖和科學(xué)家團(tuán)結(jié)起來，想出一個解決方案。到目前為止，大多數(shù)會談都涉及減少未來的二氧化碳排放量，但很少有人設(shè)計減少大氣中已經(jīng)存在的二氧化碳。也就是說，直到現(xiàn)在。

一個跨學(xué)科的科學(xué)家團(tuán)隊找到了一種方法，可以用直接來自大氣二氧化碳的碳電極代替鋰離子電池中的石墨電極。該研究廣泛應(yīng)用于消費電子產(chǎn)品，更重要的是，電動汽車，有可能創(chuàng)造出一種負(fù)碳的汽車，在駕駛時減少大氣中的二氧化碳含量。

領(lǐng)導(dǎo)這項研究的是范德比爾特大學(xué)機(jī)械工程助理教授 Cary Pint 的實驗室和喬治華盛頓大學(xué)化學(xué)教授 Stuart Licht 的實驗室；他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在ACS Central Science 雜志上。

根據(jù) Licht 教授的說法，該研究旨在“將溫室氣體二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價值的產(chǎn)品，并為當(dāng)今的工業(yè)和運輸化石燃料過程提供無溫室氣體排放的替代品?！?

該團(tuán)隊使用太陽能熱電化學(xué)過程 (STEP) 來提供將二氧化碳分解為碳和氧所需的適量電能和熱能，然后將其用于生產(chǎn)能夠在鋰中用作正極或負(fù)極的碳納米管離子電池。

但它并沒有就此結(jié)束。事實證明，納米管同樣能夠在鈉離子電池中發(fā)揮正極的作用，這是一種正在為電網(wǎng)和其他大規(guī)模應(yīng)用開發(fā)的低成本解決方案。

“這種方法不僅可以生產(chǎn)出更好的電池，而且還確定了從大氣中回收的二氧化碳的價值，這與最終用戶的電池成本相關(guān)，這與大多數(shù)針對甲醇等低價值燃料的二氧化碳再利用努力不同，無法證明生產(chǎn)它們所需的成本是合理的，”Pint 說。

與石墨同類電池相比，由碳納米管制成的電池性能顯著提升，連續(xù)充電和放電 2.5 個月后容量沒有下降。研究小組指出，碳中的小缺陷（STEP 的副作用）導(dǎo)致鈉離子電池表現(xiàn)出的穩(wěn)定存儲性能是具有石墨電極的鈉離子電池的 3.5 倍以上。

Pint 估計 - 根據(jù)規(guī)格 - 40% 的電池可以由回收的二氧化碳制成，不包括外部保護(hù)包裝。更重要的是，由于鋰離子電池的生產(chǎn)成本約為每千瓦時 325 美元，一公斤二氧化碳作為電池材料的估計價值為 18 美元——這是將其轉(zhuǎn)化為甲醇的六倍——這一數(shù)字僅在從 EV 中使用的大型電池過渡到電子設(shè)備中使用的小型電池時才會增加。此外，與甲醇不同，電池與太陽能電池的結(jié)合提供了零溫室排放的清潔能源。

但為什么要停在那里？Licht 建議將太陽能熱電化學(xué)過程與以天然氣為動力的發(fā)電機(jī)相結(jié)合，以創(chuàng)建一個二氧化碳凈排放量為零的化石燃料發(fā)電廠。例如，當(dāng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生熱量和電力時，它也會產(chǎn)生一種濃縮形式的二氧化碳，如果將其反饋到系統(tǒng)中，它將加強(qiáng) STEP。STEP 的另一種副產(chǎn)品氧氣可以被引導(dǎo)回發(fā)電機(jī)，從而提高其燃燒效率，以補(bǔ)償 STEP 消耗的電量。

資料來源：范德比爾特大學(xué)

審核編輯 黃昊宇