蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員正在開發(fā)一種捕捉二氧化碳的新方法，這種方法涉及到暴露在光線下會(huì)變成酸性的分子。
他們開發(fā)了一種不同溶劑的特殊混合物，以確保光-活性分子在很長一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。他們的新工藝比傳統(tǒng)技術(shù)需要更少的能源。
在電化學(xué)能源系統(tǒng)教授Maria Lukatskaya的帶領(lǐng)下，科學(xué)家們正在利用這樣一個(gè)事實(shí)，即在酸性含水液體中，二氧化碳以CO2的形式存在，但在堿性含水液體中，它會(huì)反應(yīng)形成碳酸鹽。這個(gè)化學(xué)反應(yīng)是可逆的。液體的酸度決定了它是含有二氧化碳還是碳酸鹽。
為了影響液體的酸度，研究人員在液體中加入了一種叫做光酸的分子，這種分子對(duì)光起反應(yīng)。如果用光照射這種液體，分子就會(huì)使其呈酸性。在黑暗中，它們會(huì)回到原來的狀態(tài)，使液體更具堿性。
這就是ETH研究人員的方法的詳細(xì)工作原理:研究人員在黑暗中通過含有光酸的液體將空氣從空氣中分離出二氧化碳。由于這種液體是堿性的，二氧化碳會(huì)發(fā)生反應(yīng)，形成碳酸鹽。一旦液體中的鹽積累到一定程度，研究人員就會(huì)用光照射液體。這使得它呈酸性，碳酸鹽轉(zhuǎn)化為二氧化碳。二氧化碳從液體中冒出來，就像在一瓶可樂中一樣，可以被收集到氣罐中。當(dāng)液體中幾乎沒有剩下任何二氧化碳時(shí)，研究人員關(guān)掉燈，循環(huán)重新開始，液體準(zhǔn)備好捕捉二氧化碳。
完全取決于混合物
然而，在實(shí)踐中，有一個(gè)問題:所使用的光酸在水中不穩(wěn)定?！霸谖覀冏钤绲膶?shí)驗(yàn)過程中，我們意識(shí)到分子會(huì)在一天后分解，”Lukatskaya小組的博士生、該研究的主要作者Anna de Vries說。
所以Lukatskaya, de Vries和他們的同事分析了分子的衰變。他們解決了這個(gè)問題，不是在水中進(jìn)行反應(yīng)，而是在水和有機(jī)溶劑的混合物中進(jìn)行反應(yīng)?？茖W(xué)家們能夠通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)確定兩種液體的最佳比例，并能夠解釋他們的發(fā)現(xiàn)，這要?dú)w功于巴黎索邦大學(xué)的研究人員進(jìn)行的模型計(jì)算。
首先，這種混合物使他們能夠?qū)⒐馑岱肿釉谌芤褐斜３址€(wěn)定近一個(gè)月。另一方面，它確保了光可以根據(jù)需要在酸性和堿性之間來回切換溶液。如果研究人員使用無水的有機(jī)溶劑，反應(yīng)將是不可逆的。
不加熱
其他碳捕獲過程也是周期性的。一種已建立的方法是使用過濾器在環(huán)境溫度下收集二氧化碳分子。為了隨后從過濾器中去除二氧化碳，這些過濾器必須被加熱到大約100攝氏度?！跋啾戎?，我們的過程不需要任何加熱或冷卻，所以它需要更少的能源，”盧卡茨卡婭說。不僅如此，ETH研究人員的新方法可能只在陽光下工作。
“我們系統(tǒng)的另一個(gè)有趣的方面是，我們可以在幾秒鐘內(nèi)從堿性變?yōu)樗嵝?，并在幾分鐘?nèi)恢復(fù)堿性?！钡赂ダ锼菇忉尩?。
通過這項(xiàng)研究，研究人員已經(jīng)證明，光酸可以在實(shí)驗(yàn)室中用于捕獲二氧化碳。他們走向市場成熟的下一步將是進(jìn)一步提高光酸分子的穩(wěn)定性。他們還需要調(diào)查整個(gè)過程的參數(shù)，以進(jìn)一步優(yōu)化它。
電話：18191851990
