10月27日至28日报道，特拉华大学团队公布了一种受电池启发的电化学DAC方法，利用氢氧化镍电极在室温下捕集CO₂，能耗低于1兆瓦时/吨CO₂，较传统热驱动系统减少约50%。合作方RepAir已在以色列完成中试规模验证，连续运行超5000小时。研究发表于《Nature Energy》，团队目标是将成本推向100美元/吨的行业阈值。
特拉华大学的工程师们大幅降低了从空气中捕集二氧化碳所需的能量。
当世界从白炽灯过渡到 LED 灯时，这是一件大事。LED 消耗的能源远少得多，却能产生相同数量的光。它们寿命更长，同时散发的热量更少——科学被用来以更低的能源成本照亮我们的世界。
在特拉华大学，研究人员一直致力于降低另一项挑战的能源成本：从空气中去除二氧化碳这种强效温室气体。潜在的好处既有经济上的，也有环境上的。
如今，UD 发明家严玉山及其同事已经证明，使用电池式系统和电力，可以高效地从空气中捕集二氧化碳，这一过程被称为直接空气捕集。UD 开发的方法建立在可充电电池所用的相同化学原理之上，能耗比传统系统低约 50%。由于该技术是可充电的，系统可以反复使用。
UD 研究人员与合作方 RepAir Carbon（该技术的许可方）已在实验室和规模化条件下证明了该方法有效。
“即使我们在日常生活中摆脱化石燃料并全面承诺使用可再生能源，我们仍然会排放二氧化碳，”该论文第一作者、在严玉山指导下于清洁氢能中心（CCH）工作的博士生 James Buchen 说。“直接空气捕集是抵消这些排放的一种方式。”
在传统技术难以应对的空白地带发挥作用
当前的直接空气捕集技术能源密集，依赖热量或热能来工作。现有最佳方案在热过程中会使用或排放二氧化碳。
严玉山实验室专注于解决这一能源问题，利用电力在室温下从空气中捕集二氧化碳。
该技术基于严玉山在 UD 的早期工作——他是 Henry Belin du Pont 化学与生物分子工程讲席教授兼 CCH 主任——利用了 UD 发明的专利膜和直接空气捕集系统。该技术由总部位于大学科技与高级研究（STAR）园区的 Versogen授权并商业化。
该机械使用氢氧化镍电池电极在装置一侧从空气中捕集二氧化碳，然后在另一侧以纯化气流的形式释放。该过程的能耗显著低于传统系统，每去除一吨二氧化碳的能耗低于一兆瓦时。当电极放电时，过程通过使用第二个电池电极继续，同时第一个电极进行充电。
这项工作是与 RepAir 的合作成果，后者将该 UD 开发的技术授权并放大为以色列的中试规模装置，并成功运行了半年多——超过 5,000 小时——证明了装置的长期耐久性。RepAir 进一步证明了该技术在现实世界运行所需的规模下是有效的。
在全球范围内，研究人员一直试图达到每吨 100 美元作为直接空气捕集的可接受成本。“这项技术使这些数字触手可及，”Buchen 说。
Buchen 表示，直接空气碳捕集可以产生影响的两个大型行业是农业和建筑业。例如，农业用肥料和建筑用混凝土会产生大量碳排放。研究团队设想了一个世界，在那里我们可以平衡这些排放，并为社会维持这些重要行业。
Buchen 和 UD 研究助理 Teng Wang 花了两年时间优化电化学电池单元的耐久性和功能。Buchen 还构建了用于测试电池单元并验证该方法有效性的系统。
虽然它永远无法解决大型排放源（如工业炉和化石燃料发电厂）的全部碳排放问题，但“直接空气捕集可以在全球设定的成本和效率目标内，有效解决农业和建筑等分布式来源的排放，”Buchen 说。
严玉山将问题的复杂性比作将糖水分离成其组成部分。
“想象一下在一加仑水中加入一茶匙糖，”他说。“糖很容易溶解，甚至不需要搅拌，但从水中回收那一丁点糖要困难得多。从空气中捕集二氧化碳也面临类似的挑战，而这一挑战转化为直接空气捕集过程的能源成本。”
为今天——也为明天而创新
严玉山说，他们故意选择了已在可充电电池中使用过的氢氧化镍化学体系。开发在现有供应链和制造能力范围内运作的创新，是严玉山商业化战略的一部分，使他的团队能够更快地开发和将技术推向市场。
“我们想做创新性的工作，但更重要的是，我们想商业化那些我们能看到在今天的世界中使用的技术，”他说。
素材来源：ccus
