Efficient low-temp direct air capture methods  

低温高效直接空气捕集方法

作　　者：Hao Zhang Yong Wang 张昊;戚孟辉;王勇(麻省理工学院化学工程系,剑桥,美国;牛津大学化学系,牛津,英国;浙江大学化学系催化研究所,浙江杭州310058)

机构地区：[1]Department of Chemical Engineering,Massachusetts Institute of Technology,Cambridge,MA 02139,USA [2]Department of Chemistry,University of Oxford,Oxford OX13TA,UK [3]Advanced Materials and Catalysis Group,Institute of Catalysis,Department of Chemistry,Zhejiang University,Hangzhou 310058,Zhejiang,China

出　　处：《Chinese Journal of Catalysis》2024年第12期1-3,共3页催化学报(英文)

基　　金：国家重点研发计划(2021YFB3801600);国家自然科学基金(22325204).

摘　　要：Direct air capture(DAC)is a technology that extracts CO_(2) directly from the atmosphere to address the pressing challenges of global warming and climate change[1,2].As greenhouse gas emissions continue to increase,achieving net-zero emissions has become particularly urgent[3].DAC technology captures carbon dioxide from dilute air through chemical or physical methods,separating,storing,or utilizing it[4].However,traditional DAC technologies typically require high-temperature regeneration,leading to high energy consumption and costs,which limit their widespread application[5].Therefore,developing low-cost,low-energy,and efficient DAC technologies is key to achieving large-scale carbon capture and reduction,aiding global efforts to combat climate change[6,7].Forse et al.全球气候变化的严峻形势促使大规模碳捕集技术成为焦点,而直接空气捕集(DAC)技术被认为是实现温室气体减排的重要途径.然而,传统的DAC技术通常需要高温再生,这导致了高能耗和高成本的瓶颈,阻碍了其广泛应用.因此,开发低成本、低能耗且高效的DAC技术至关重要.Forse等(Nature,2024,630,654–659)聚焦于一种通过电化学方法合成的带有氢氧根离子的正电荷吸附剂(PCS-OH),它能够在低温下再生,有效降低能耗和成本,同时具有较高的CO_(2)捕集能力和长期稳定性.该研究不仅为DAC技术提供了新的思路,也为解决全球气候变化问题作出了积极贡献.文章创新性地提出了通过电化学过程合成带正电荷的吸附剂(PCS-OH)来捕集CO_(2)的方案.在充电过程中,氢氧根离子被引入低成本活性炭的孔隙中,形成活性位点,用于CO_(2)吸附.PCS-OH吸附剂在90-100℃的低温条件下通过简单加热可实现再生,显著降低了能耗.X射线衍射、核磁共振和比表面积测试等表征结果表明,该材料具有高孔隙率并含有氢氧根离子.微量热法测试结果表明,吸附过程为强化学吸附,形成碳酸氢盐.此外,该吸附剂在多次吸附-解吸循环中表现出良好的热稳定性和氧化稳定性,能够长期维持较高的CO_(2)捕集能力.实验结果显示,PCS-OH在低压条件下展现出显著的CO_(2)吸附能力,其低压空气条件下的表现突出,表明其在DAC技术中具有较大应用潜力.该材料不仅具有较好的电导率,通过焦耳加热还能显著提高再生效率,进一步降低运行成本和能耗.经过14个月的使用,PCS-OH在纯CO_(2)条件下仍能保持良好的吸附能力,显示出长期稳定性.同时,由于活性炭及电解质的低成本,PCS-OH在实际应用中具有显著的经济优势.高湿度环境对该吸附剂的吸附能力有所影响,随着相对湿度从11%增加到38%,其吸附量从0.14 mmol g^(-1)下降至0.08 mmol g^(-1).为提高PCS-OH在潮

关 键 词：utilizing SEPARATING typically 

分 类 号：TN7[电子电信—电路与系统]