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在新系统的该图中，从右上右进入的空气通过吸引二氧化碳的电池电极的两个腔室（灰色矩形结构）中的一个。然后将气流切换到另一个腔室，而第一腔室中的累积二氧化碳冲洗到单独的储罐（右侧）。这些交替流程允许连续运行两步过程。
从空气流中除去二氧化碳的新方法可以在对抗气候变化的战斗中提供重要的工具。新系统可以在几乎任何浓度水平上对天然气工作，甚至在大气中发现的大约400份百万份。
从气流中除去二氧化碳的大多数方法需要更高的浓度，例如来自化石燃料的发电厂的烟道排放中的那些。研究人员说，已经开发了几种变体，其可以与空气中的低浓度合作，但新方法明显不那么能量密集型和昂贵。
基于通过空气通过一堆带电的电化学板的技术在杂志中的新论文中描述了MIT Postdoc Sahag Voskian，他在他的博士学位和T. Alan开发了工作哈顿，拉尔夫兰普化工教授。
新颖的平行通道吸附系统允许电化学切换CO2亲和力进行高度选择性有效的碳捕获。动画片
该装置基本上是一个大型的专用电池，其从空气（或另一个气流）上吸收二氧化碳，因为它被充电时通过其电极，然后在排出时释放气体。在操作中，该装置将在充电和放电之间替换，在充电循环期间，通过系统吹过系统的新鲜空气或饲料气体，然后在放电期间吹出纯的浓缩二氧化碳。
作为电池电荷，电化学反应在一叠电极的表面的表面处发生。这些涂有一种称为polyanthraquinone的化合物，其与碳纳米管合成。电极对二氧化碳具有天然的亲和力，并且即使在非常低浓度下存在，也可以与其在气流或进料气体中的分子发生反应。当电池被排出时发生反应 - 在此期间，该装置可以提供整个系统所需的部分 - 并且在该过程中弹出纯二氧化碳流。整个系统在室温和正常气压下运行。
“这种技术在大多数其他碳捕获或碳吸收技术中最大的优势是吸附剂对二氧化碳的亲和力的二进制本质，”Voskian解释道。换句话说，通过其性质，电极材料“具有高亲和力或无论如何，”取决于电池的充电或放电状态。用于碳捕获的其他反应需要中间化学处理步骤或输入显着的能量，例如热量，或压力差异。
“所有这些都在环境条件下 - 无需热，压力或化学输入。这只是这些非常薄薄的床单，两个表面都是有效的，可以在盒子中堆叠并连接到电源。“ - Sahag Voskian.
“这种二进制亲和力允许从任何浓度捕获二氧化碳，包括每百万份400份，并允许其释放到任何载体流，其中包括100％二氧化碳，”Voskian说。也就是说，随着任何气体流过这些扁平电化学电池的堆叠，在释放步骤期间，捕获的二氧化碳将与其一起进行。例如，如果所需的最终产物是纯二氧化碳用于饮料的碳酸化，则可以通过板吹制纯气流。然后从平板中释放捕获的气体并加入流。
在一些软饮料装瓶厂中，化石燃料被烧毁以产生所需的二氧化碳，以便饮用饮料。同样，一些农民燃烧天然气，产生二氧化碳，以在温室中喂养它们的植物。Voskian说，新系统可以消除对这些应用中的化石燃料的需要，并且在该过程中实际上是将温室气体从空中带出来。或者，可以通过一系列化学和电化学工艺压缩和地在地下压缩和注射地下的纯二氧化碳流，或者甚至通过一系列化学和电化学方法制成燃料。
这种系统用于捕获和释放二氧化碳的过程“是革命性”。“所有这些都在环境条件下 - 无需热，压力或化学输入。这只是这些非常薄薄的床单，两个表面都是有效的，可以在盒子中堆叠并连接到电源。“
“在我的实验室中，我们一直在努力开发新技术，以解决一系列环境问题，避免热能源，系统压力变化，或添加化学品以完成分离和释放循环，”哈顿说。“这种二氧化碳捕获技术是清楚地证明了电化学方法的力量，这些方法只需要在电压下的小摇摆以驱动分离。”
“这种二进制亲和力允许从任何浓度捕获二氧化碳，包括每百万份400份，并允许其释放到任何载体流中，包括100％CO 2。” - Sahag Voskian.
在工作厂 - 例如，在连续生产废气的发电厂中 - 可以并联地设立两组这样的电化学电池堆，以并联地操作，烟道气首先在一个组中引导对于碳捕获，然后在第一组进入其放电循环时与第二组相对。通过来回交替，系统始终捕获和放电气体。在实验室中，该团队已证明系统可以承受至少7,000个充电循环，效率损失30％。研究人员估计他们可以容易地改善20,000至50,000周期。
电极本身可以通过标准化学加工方法制造。Voskian说，虽然这是在实验室环境中完成的，但它可以调整，以便通过类似于报纸印刷机的卷到卷制造工艺来制造大量。“我们已经开发出非常具有成本效益的技术，”他说，估计它可以为每平方米的电极数十美元的数量产生。
与其他现有的碳捕获技术相比，该系统非常有效，始终如一地使用每吨二氧化碳的一千兆焦点。Voskian表示，其他现有方法具有每吨1至10千兆钟的能量消耗。
他说，研究人员已成立一家名为Verdox的公司，并希望在未来几年内开发飞行员规模的工厂。他说，系统很容易扩大：“如果你想要更多的容量，你只需要做更多的电极。”
参考：2019年10月1日，Sahag Voskian和T. Alan Hatton，Energy and Environmence Science.doi
10.1039 / C9EE02412C
