新设备通过电池技术捕获二氧化碳
摘要
研究人员开发了一种实验室规模的设备,通过在电池中泵送二氧化碳来高效捕获它。该技术旨在显著降低捕获成本,预计规模化后成本可降至每吨92美元。
<p>从环境空气或烟囱中捕获二氧化碳的设备通常通过一种可逆过滤器工作。空气通过吸收CO<sub>2</sub>的颗粒或液体,然后富含CO<sub>2</sub>的物质经过一个过程(通常是加热)释放出所有的CO<sub>2</sub>。产生的气体可以在分离的流中收集。</p><p>也可以在较小规模上进行类似的操作,例如在电池内部。由特拉华大学James Buchen领导的团队的一项新研究展示了一种基于电池的电化学碳捕获技术示例,他们表示这比之前的尝试更具可行性。它有可能比目前主导的可逆过滤器设计所需能量更少,因此成本更低。</p><h2>碳化学</h2><p>这类设备背后的基本原理是,电池阴极产生的氢氧化物与CO<sub>2</sub>反应,将其转化为碳酸盐或碳酸氢盐,通过隔膜膜到达阳极。在那里,较低的pH值导致反应逆转,碳酸盐重新变为CO<sub>2</sub>气体。阴极的作用是产生氢氧根离子;阳极的作用是消耗它们。</p><p><a href="https://arstechnica.com/science/2026/09/new-device-captures-carbon-dioxide-by-pumping-it-across-a-battery/">阅读完整文章</a></p><p><a href="https://arstechnica.com/science/2026/09/new-device-captures-carbon-dioxide-by-pumping-it-across-a-battery/#comments">评论</a></p>
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# 新设备通过电池泵送方式捕获二氧化碳
来源:https://arstechnica.com/science/2026/09/new-device-captures-carbon-dioxide-by-pumping-it-across-a-battery/
设备所有组件并排陈列的照片。(https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2026/09/dac_hydroxide_battery_41560_2026_2129_Fig6_ESM.webp)
实验室规模的小型装置,所有组件平铺展示。入口和出口端口输送与装置相互作用的气流。
图片来源:Buchen 等人/《自然-能源》
研究人员测试了一个由九个电池堆叠组成的实验室规模装置,每个电池的面积约为半张信纸大小。鼓风机将空气推入夹层板之间的蜿蜒气道(采用了从燃料电池借用的组件)。
该小型装置捕获二氧化碳的能耗约为每吨0.8兆瓦时。目前从环境空气中直接捕获碳的设施能耗通常在每吨1.5至3兆瓦时之间。
## 工艺流程试点
研究团队中有数位成员来自一家基于该技术创立的初创公司 RepAir Carbon,论文的部分内容概述了规模化应用的经济可行性。
他们估算了一个小型试点工厂的初始成本(每吨捕获二氧化碳约566美元),并借鉴锂离子电池行业的学习曲线(https://en.wikipedia.org/wiki/Experience_curve_effect)以及大型工厂常见的成本缩放模型,对未来几代试点工厂进行了预测。对于一个产能达到试点规模一千倍的工厂,他们估算每吨捕获二氧化碳的成本可降至92美元。
这将远低于 Climeworks 等公司目前实现的成本——该公司目标是在2030年将成本降至每吨250-350美元(https://climeworks.com/news/2024-year-in-review),并已证明要实现乐观的规模预测有多困难。
每吨100美元的目标一直是碳捕获领域的长期追求,因为如此低廉的成本可能推动更广泛的应用。增加技术路线数量或许能提高其中某种技术最终达成该目标的几率。
《自然-能源》,2026年。DOI:10.1038/s41560-026-02129-z(http://dx.doi.org/10.1038/s41560-026-02129-z)(关于DOI(http://arstechnica.com/science/news/2010/03/dois-and-their-discontents-1.ars))。
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