研究鋰空氣電池工作的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種獨(dú)特的方法來(lái)捕獲和儲(chǔ)存二氧化碳并使其遠(yuǎn)離大氣層。研究人員利用一種用于鋰二氧化碳電池的設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)了一種從氣態(tài)二氧化碳中分離出固體碳?jí)m的方法，同時(shí)也有可能利用相同的方法分離氧氣。
【圖注】這是使用Li-CO2技術(shù)儲(chǔ)存能量和固定碳的流程圖。
日本和中國(guó)的研究人員采用了一種用于鋰二氧化碳電池的設(shè)計(jì)方案，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種從氣態(tài)二氧化碳中分離固體碳粉的方法，同時(shí)也有可能通過(guò)相同的方法分離氧氣。
由于二氧化碳對(duì)溫室效應(yīng)和全球變暖有極大影響，將二氧化碳排放轉(zhuǎn)化為其他含碳化合物是最為理想的處理方式。例如從天然過(guò)程，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧和糖的工藝，到人造的工藝，例如將二氧化碳注入到巖層中作為碳酸鹽礦物被捕獲。
“用于二氧化碳固定的大多數(shù)物理和化學(xué)途徑的問(wèn)題是它們的產(chǎn)品是需要進(jìn)一步液化或壓縮的氣體和液體，這將不可避免地導(dǎo)致額外的能源消耗和更多的二氧化碳排放?！辟Y深作者Haoshen Zhou（來(lái)自日本國(guó)立先進(jìn)工業(yè)科技研究院和中國(guó)南京大學(xué)）說(shuō)道，“相反，我們正在研究產(chǎn)生固體碳產(chǎn)品的二氧化碳固定電化學(xué)策略，甚至可提供該過(guò)程所需能量的鋰二氧化碳電池?！?/p>
研究人員試著為鋰二氧化碳電池原型充電時(shí)加入固定碳策略。與電池放電過(guò)程中完全再生的鋰離子和二氧化碳不同，如同可逆的Li-CO2電池一樣，碳酸鋰會(huì)分解產(chǎn)生額外的碳，使得未分離的氧氣會(huì)與電池電解液發(fā)生快速反應(yīng)。通常，這種堆積會(huì)導(dǎo)致電池的物理降解并縮短其功能壽命，但固體碳的沉積具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，標(biāo)志著碳固定將成為穩(wěn)定且易于處理的方法。
《焦耳》的科學(xué)編輯Rahul Malik說(shuō)：“這項(xiàng)工作最為特殊的是將三分之一的二氧化碳種類轉(zhuǎn)化為碳，其理論能效高于70％。電池結(jié)構(gòu)是以一種不可預(yù)見(jiàn)但有趣的方式來(lái)觀察碳固定?！庇捎谠摲椒饶軐?shí)現(xiàn)碳固定，又能降低電池性能，但研究人員卻無(wú)法在單一設(shè)備中同時(shí)滿足這兩個(gè)目標(biāo)。然而，通過(guò)在其設(shè)計(jì)中加入少量的釕金屬作為催化劑，它們就能夠避免大量的碳沉積并具有更好的可逆性，將它們的碳定影裝置轉(zhuǎn)化為功能性的Li-CO2電池。
碳固定和電池性能的另一個(gè)挑戰(zhàn)是從純二氧化碳環(huán)境轉(zhuǎn)移到空氣環(huán)境中，這種跳躍可能會(huì)處理大氣中的二氧化碳，并將逐步形成理論上強(qiáng)大但尚不穩(wěn)定的鋰空氣電池技術(shù)。周永康說(shuō)，此項(xiàng)固定技術(shù)有可能也適用于從大氣中洗滌其他有害或污染的氣體，如一氧化碳，二氧化硫，一氧化氮和二氧化氮。
展望未來(lái)，研究人員也對(duì)其系統(tǒng)的潛力充滿信心，最終可能實(shí)現(xiàn)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為純碳和氧氣的途徑。他們認(rèn)為，“充電后氧氣的釋放加上固體碳的積累，將實(shí)現(xiàn)類似于光合作用的電化學(xué)二氧化碳固定策略