充电活性炭可捕获二氧化碳

本文转自：参考消息

参考消息网6月13日报道 据美国《科学日报》网站6月5日报道，研究人员开发出一种低成本、高能效的方法来制造可以直接从空气中捕获二氧化碳的材料。

英国剑桥大学的研究人员用一种类似于给电池充电的方法来给活性炭充电。活性炭是常用于家用滤水器的一种材料。

研究人员发现，给活性炭“海绵”充入能与二氧化碳形成可逆键的离子后，这种材料可以成功地直接从空气中捕获二氧化碳。

与目前的碳捕获方法相比，充电活性炭“海绵”可能更节能，因为它能在较低的温度下去除捕获的二氧化碳。该研究结果发表在英国《自然》周刊上。

剑桥大学优素福·哈米德化学系的亚历山大·福斯博士牵头进行了这项研究。福斯说：“从大气中捕获碳排放是最后的手段，但考虑到气候紧急状况的规模，我们需要对此进行研究。我们要做的第一件、也是最紧迫的事情是减少全球的碳排放，但移除温室气体也被认为是实现净零排放和限制气候变化最坏影响的必要方法。从现实角度来说，我们必须采取一切可能的手段。”

直接从空气中捕获碳，即使用海绵状材料从大气中移除二氧化碳，是一种潜在的碳捕获方法。但是，目前使用的方法价格昂贵，需要很高的温度并使用天然气，而且缺乏稳定性。

福斯说：“在使用多孔材料从大气中捕获碳方面，人类已经做了一些取得成效的工作。我们想看看活性炭是否可以成为一个选项，因为它便宜、稳定，而且可以大规模生产。”

活性炭用于许多净化场景，例如滤水器，但活性炭通常无法捕获和存储空气中的二氧化碳。福斯及其同事提出，如果活性炭可以像电池一样充电，它可能成为一种合适的碳捕获材料。

当给电池充电时，带电离子被充入电池的一个电极中。研究人员假设，给活性炭充入氢氧化物会使其适合用于碳捕获，因为氢氧化物可以与二氧化碳形成可逆键。

该团队利用一种类似电池充电的过程，给廉价的活性炭布充入氢氧化物离子。在这个过程中，这种布料就像电池中的电极，氢氧化物离子则在活性炭的微小孔隙中积累。充电过程结束后，从“电池”中取出活性炭，再清洗和干燥。

对充电活性炭“海绵”的测试表明，得益于氢氧化物的化学键机制，这种材料可以成功地直接从空气中捕获二氧化碳。

福斯说：“这是一种制造材料的新方法，使用类似电池的工艺。新材料的二氧化碳捕获率已经与现有材料相当。但更具前景的是，这种方法的能源消耗要低得多，因为我们不需要在高温下回收二氧化碳并再造活性炭‘海绵’。”

为了从活性炭中回收二氧化碳，需要加热活性炭材料来逆转氢氧化物和二氧化碳之间的化学键。目前用于从空气中捕获二氧化碳的大多数材料，需要加热到高达900摄氏度的温度，而且通常要用天然气来加热。

然而，剑桥大学研究团队开发的充电活性炭“海绵”只需要加热到90至100摄氏度。使用可再生电力就可以达到这个温度。加热这些材料使用的是电阻加热法，这种加热法基本上是从内到外加热材料，这使得加热过程更快，而且能耗更低。

然而，这种材料还存在局限性，研究人员正在努力解决这一问题。福斯说：“我们现在正努力增加可以捕获的二氧化碳量，特别是在潮湿的条件下。在这种情况下，材料的性能会下降。”

研究人员说，他们的方法可能在碳捕获以外的领域也有用，因为活性炭上的孔和充入其中的离子可被微调，以捕获不同的分子。

福斯说：“我们在新冠疫情封城期间提出了这个疯狂的想法。当这些想法真正奏效时，总是令人兴奋。这种方法打开了一扇门：可以用简单且节能的方式制造出各种材料，供不同的应用场景使用。”（编译/胡雪）