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利用濕度捕碳？新研究探索材料的捕碳能力
2025年04月07日 11:54:15
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：5994
最近美國西北大學(xué)科學(xué)家開展一項(xiàng)新的研究，將目標(biāo)放到了捕碳材料本身，并發(fā)現(xiàn)了多種成本低且儲量豐富，可以依靠濕度變化直接從空氣中捕碳的材料，有望發(fā)展處更具潛力的二氧化碳捕獲方法。
碳排放是社會發(fā)展，城市化建設(shè)過程中不可避免的情況，人類的活動幾乎每時每刻都伴隨著碳排。與此同時，碳排也是造成溫室效應(yīng)的誘因。因此，理想情況，將碳足跡控制在環(huán)境自我調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)是解決溫室效應(yīng)，促進(jìn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。而這便是目前全球范圍內(nèi)，眾多國家都在努力觸及的“雙碳”目標(biāo)。
而在這個過程中，“捕碳”起到了至關(guān)重要的作用。所謂捕碳，即碳捕捉與封存，概括來說，指的是利用技術(shù)手段將工業(yè)生產(chǎn)、能源利用等過程中排放的二氧化碳(CO?)分離出來，并運(yùn)輸?shù)教囟ǖ攸c(diǎn)進(jìn)行長期封存，以減少大氣中溫室氣體濃度的技術(shù)體系。
目前常用的捕碳方法包括氣體分離膜法、氣體吸附法、富氧燃燒捕捉技術(shù)、直接空氣捕集(DAC)技術(shù)等，但是這些技術(shù)普遍存在三個問題，即成本、能耗、大規(guī)模適用性。簡單來說就是成本高昂，能耗較高，大規(guī)模應(yīng)用穩(wěn)定性欠佳。而這也是為什么捕碳技術(shù)現(xiàn)階段商業(yè)化普及度較低的原因。
而就在最近美國西北大學(xué)科學(xué)家開展一項(xiàng)新的研究，將目標(biāo)放到了捕碳材料本身，并發(fā)現(xiàn)了多種成本低且儲量豐富，可以依靠濕度變化直接從空氣中捕碳的材料，有望發(fā)展處更具潛力的二氧化碳捕獲方法。
據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個結(jié)構(gòu)化的實(shí)驗(yàn)框架，比較了包括活性炭、納米結(jié)構(gòu)石墨、碳納米管和片狀石墨等碳質(zhì)材料、以及包括鐵、鋁和錳氧化物在內(nèi)的金屬氧化物納米顆粒在內(nèi)，多種納米材料利用濕度變化捕碳的潛力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了氧化鋁和活性炭在捕碳速度上具備優(yōu)勢，氧化鐵和納米結(jié)構(gòu)石墨在捕碳量上具備優(yōu)勢。并且實(shí)驗(yàn)證明了約50至150埃的中等孔徑范圍材料，捕碳效率最高。
基于此，團(tuán)隊(duì)證明了通過使用可持續(xù)、豐富且廉價(jià)的材料，能夠有效降低直接空氣捕獲技術(shù)的成本和能耗。并且這種方法與傳統(tǒng)的氣體吸附法一樣，具備了操作簡便、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢，同時還能夠靈活應(yīng)用在復(fù)雜氣體成分的工業(yè)廢氣處理中。更重要的是，該技術(shù)還有與其他系統(tǒng)協(xié)同作用的可行性。相信，隨著技術(shù)的進(jìn)步和規(guī)模的擴(kuò)大，該成果能夠幫助捕碳技術(shù)實(shí)現(xiàn)成本降低，以及應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大。
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