韩国研究人员提出了一种新的清洁能源发电系统,该系统可以捕获,使用和存储碳基空气污染物。除了生产电力和氢燃料外,它还防止了二氧化碳释放到大气中。
他们的混合钠二氧化碳(Na-CO2)系统使用水溶液将二氧化碳迅速溶解在空气中。该解决方案在将碳转化为更有用的产品方面非常有效。它使生产系统可以连续运行1000多个小时,而不会遇到稳定性或空气污染的任何问题。
蔚山国立科学技术学院(UNIST)教授Gunatae Kim和Jaephil Cho监督了他们实验室中混合能源生产系统的开发。他们得到了佐治亚理工学院(乔治亚理工学院)的研究员Meilin Liu的协助。
为了减少系统产生的空气污染,研究人员利用了碳捕获,利用和封存(CCUS)技术。它们的溶解二氧化碳的水溶液是解决二氧化碳污染问题的方法之一。
Kim解释说:“这项技术的关键是将化学稳定的CO2分子轻松转化为其他材料。”“我们的新系统通过二氧化碳溶解机制解决了这个问题。”(相关:空气污染警察现在正在追逐燃木火炉,声称排放量太高。)
研究人员从自然界中汲取线索,提出了一种从空气中吸收二氧化碳的解决方案
人类活动产生的大部分二氧化碳作为空气污染被海洋吸收。随着水中空气污染物含量的增加,海洋酸度也随之增加。UNIST的研究人员决定以较小的规模复制这种现象,以便利用随后的化学过程。通过将二氧化碳溶解在水中,它们可以产生酸性溶液,然后将其用于触发电化学反应。
溶液酸度的增加也增加了质子的数量。更高水平的质子将提高溶液向其吸引带相反电荷的电子的能力。
如果说酸度和电之间的这种关系听起来很熟悉,那是因为普通的铅酸电池的运行原理与电化学原理大致相同。主要区别在于铅酸电池首先使用酸性溶液。
另一方面,UNIST方法是从水基解决方案开始的。液体吸收了空气中的二氧化碳后才变成酸性。因此,二氧化碳使溶液开始用作基于酸的电池。
将二氧化碳转化为有用的电力和氢燃料
新的Na-CO2系统与燃料电池非常相似。它由钠金属阴极,钠超离子导体(NASICON)隔板和由催化剂制成的阳极组成。与传统电池不同的是,催化剂被放置在水中,并通过穿过液体的导线与阴极相连。
添加二氧化碳使水呈酸性。这些条件触发了自愿的化学反应,消除了二氧化碳,同时产生了电能和分子氢(H2)。研究人员报告说,被水吸收的二氧化碳的一半转化为两种形式的可用能量。
UNIST的研究人员报告说,他们的混合动力系统非常稳定。即使连续运行超过1000小时,电极仍保持完好无损。