一種新型燃料電池可以從空氣中捕獲99%的二氧化碳

特拉華大學(xué)(UD)的工程師展示了一種使用氫驅(qū)動(dòng)的技術(shù)從空氣中有效捕獲99%二氧化碳的新型方法。

　　這是二氧化碳捕獲的重大進(jìn)步。

　　由UD教授Yan領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在Nature Energy上報(bào)告了他們的方法。

　　改變游戲規(guī)則的燃料電池技術(shù)

　　燃料電池將燃料化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能來工作。它們可用于混合動(dòng)力或*車輛等交通工具。

　　Yan是化學(xué)和生物分子工程主席，一段時(shí)間以來一直致力于改進(jìn)氫氧化物交換膜(HEM)燃料電池的研究，這是當(dāng)今使用的基于傳統(tǒng)酸基燃料電池的，經(jīng)濟(jì)且環(huán)保的替代品。

　　但HEM燃料電池有一個(gè)缺點(diǎn)，使它們無法商業(yè)化——它們對(duì)空氣中的二氧化碳極為敏感。從本質(zhì)上講，二氧化碳使HEM燃料電池難以呼吸。

　　這一缺陷迅速將燃料電池的性能和效率降低了20%。Yan的研究小組15年來一直在尋找解決這一難題的方法。

　　幾年前，研究人員意識(shí)到這一缺點(diǎn)恰恰可能是一種解決方案。

　　BrianSetzler，化學(xué)和生物分子工程研究助理教授，論文合著者。

　　“一旦我們深入研究了這個(gè)機(jī)制，我們就會(huì)意識(shí)到這種燃料電池幾乎可以捕獲進(jìn)入它們的每一個(gè)二氧化碳分子，而且它們非常擅長將其分離到另一邊。"

　　雖然這對(duì)燃料電池不利，但該團(tuán)隊(duì)知道，如果他們可以在燃料電池堆上游的單獨(dú)設(shè)備中利用這種內(nèi)置的“自吹掃"過程，他們就可以將其變成二氧化碳分離器。

　　“事實(shí)證明，我們的方法非常有效。“

　　“如果我們有正確的設(shè)計(jì)和正確的配置，我們可以一次從空氣中捕獲99%的二氧化碳。"

那么，他們是怎么做到的呢？

　　他們找到了一種將電化學(xué)技術(shù)的電源嵌入分離膜內(nèi)的方法。該方法涉及內(nèi)部短路設(shè)備。

　　“這是有風(fēng)險(xiǎn)的，但我們?cè)O(shè)法用氫氣控制了這種短路的燃料電池。通過使用這種內(nèi)部電短路膜，我們能夠擺脫笨重的組件，例如雙極板、集電器或燃料電池堆中常見的任何電線。"

　　現(xiàn)在，研究小組擁有了一種電化學(xué)裝置，它看起來像用于分離氣體的普通過濾膜，但能夠像更復(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng)一樣從空氣中連續(xù)吸收微量的二氧化碳。

　　實(shí)際上，將設(shè)備的電線嵌入膜內(nèi)創(chuàng)造了一條捷徑，將使二氧化碳顆粒更容易從一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)。

　　它還能夠使燃料電池在小體積內(nèi)構(gòu)建一個(gè)具有大表面積的緊湊型螺旋模塊。換句話說，它們現(xiàn)在擁有更小的封裝，能夠一次過濾更多的空氣。

　　同時(shí)，更少的組件意味著更低的成本。

研究小組的結(jié)果表明，一個(gè)2英寸乘2英寸的電化學(xué)電池可以連續(xù)以每分鐘約2升的流動(dòng)速度去除空氣中約99%的二氧化碳。

　　研究人員說，一個(gè)大約12盎司汽水罐大小的早期原型螺旋裝置能夠每分鐘過濾10升空氣并清除98%的二氧化碳。

　　Setzer說，該設(shè)備大小約為一加侖牛奶的規(guī)模就可以夠汽車使用。

　　例如，UD技術(shù)可以在航天器或潛艇中實(shí)現(xiàn)更輕、更高效的二氧化碳去除。

　　“我們對(duì)長期路線圖有一些想法，可以真正幫助我們實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。"Yan說。

　　Yan表示，由于電化學(xué)系統(tǒng)（燃料電池）是由氫驅(qū)動(dòng)的，隨著氫經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這種電化學(xué)裝置也可以用于需要空氣再循環(huán)的飛機(jī)和建筑物中。

（原文來自：氫能新聞 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）

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