MIT开发从空气中捕获二氧化碳的“电振荡吸附”新技术：成本50美元/吨

从发电厂捕集二氧化碳的主要问题是碳捕集系统本身体积庞大、价格昂贵、消耗大量能源，而且只适用于高浓度二氧化碳的废气流。为了实现全球二氧化碳排放目标，大气中的二氧化碳总量必须减少，而不仅仅是通过捕捉新的排放量来保持现有的二氧化碳浓度。

 

美国麻省理工学院（MIT）研究人员正在开发一种新的二氧化碳捕捉技术，不需要大型设备，可以在室温和压力下工作。重要的是，由于其在0.6%的低二氧化碳浓度下的捕捉的效率与在10%（典型的发电厂浓度）下的效率相同，因此可用于直接从空气中捕获和减少现有的二氧化碳。MIT研究人员计划在几年内开发一个中试规模的工厂，预计项目初投资加上运营成本在每吨二氧化碳50至100美元之间。

 

研究主要集中在吸附剂材料上，这些材料是以小颗粒的形式存在的，其表面含有捕获二氧化碳的“活性中心”，这一过程称为吸附。当系统温度降低（或压力增加）时，二氧化碳粘附在颗粒表面。当温度升高（或压力降低）时，二氧化碳就会释放出来。但是达到这些温度或压力的“波动”需要相当大的能量，部分原因是它需要处理整个混合物，而不仅仅是含二氧化碳的吸附剂。MIT的研究工作主要集中在一种叫做“醌”（quinone）的特殊分子上。当醌分子被强迫携带额外的电子时——这意味着它们带着负电荷——它们对二氧化碳分子有很高的化学亲和力，并能阻挡任何通过的分子。当醌分子中多余的电子被移除时，醌对二氧化碳的化学亲和力立即消失，分子释放捕获的二氧化碳。以醌作为固体电极，并通过电压的小变化来改变电极本身的电荷来激活和停用醌。这样的“电振荡吸附”技术，不需要泵送流体，也不需要提高或降低温度或压力，二氧化碳最终会在固体醌电极上形成一个易于分离的附着物。

 

该装置紧凑灵活，在室温和正常气压下工作，不需要大型昂贵的辅助设备，只需要直流电源。研究人员使用二氧化碳浓度从10%到0.6%的进气流进行测试。前者是典型的电厂废气，后者更接近于室内环境空气的浓度。不管二氧化碳浓度如何，捕获效率基本上保持在90%左右。该系统每捕获一吨二氧化碳就要消耗大约1千兆焦耳的能量，而其他方法的消耗量在每吨1到10吉焦之间（取决于进入气体的二氧化碳浓度）。而且这个系统非常耐用，经过7000多次充放电循环，二氧化碳捕集能力只下降了30%。而且，这个装置可以与利用可再生能源，比如太阳能和风力发电场有时产生的电力比电网需求还要多，多余的电力可以用来运行二氧化碳捕集装置。