近日，香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院教授李懷光與劍橋大學(xué)教授Alexander C. Forse的研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Nature》上發(fā)表了關(guān)于碳捕集技術(shù)的最新研究成果——“Capturing carbon dioxide from air with charged sorbents”。
這一創(chuàng)新性的成果提出并驗(yàn)證了吸附材料合成的新路徑，不僅為應(yīng)對(duì)全球氣候變化提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，也為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)開辟了新路徑。
11天測(cè)試，100%穩(wěn)定吸附
近年來，全球氣候變化問題日益嚴(yán)峻，溫室氣體排放被認(rèn)為是主要原因之一。為了實(shí)現(xiàn)碳中和和應(yīng)對(duì)氣候變化，各國(guó)正在大力發(fā)展清潔能源，但化石燃料在短期內(nèi)仍難以完全替代。因此，如何有效降低碳排放，成為當(dāng)前能源領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn)。在這種背景下，碳捕集技術(shù)得到了廣泛關(guān)注和研究。
碳捕集技術(shù)，是指從各種排放源捕獲并分離二氧化碳，并將其永久儲(chǔ)存或循環(huán)利用的一系列技術(shù)措施。但是，傳統(tǒng)采用堿性溶液（例如氫氧化鉀、氫氧化鈣等）作為吸附劑的碳捕集方法，存在能耗高、運(yùn)行成本大等瓶頸問題。
如何降低捕集能耗是目前高性能吸附材料研發(fā)的關(guān)鍵。
李懷光與劍橋大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過跨學(xué)科合作，成功開發(fā)出一種名為“帶電吸附劑”的新型材料，該材料利用電化學(xué)技術(shù)，在低成本活性碳的孔隙中積聚大量活性氫氧根離子，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中二氧化碳的高效捕獲。這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)不僅顯著提高了吸附容量和效率，更重要的是，帶電吸附劑在脫附過程中無需高溫條件，僅需在90-100℃下即可完成，大大降低了能耗。
研究數(shù)據(jù)顯示，帶電吸附劑（PCS-OH）的吸附熱高達(dá)137 kJ mol?1，對(duì)二氧化碳表現(xiàn)出極強(qiáng)的親和力，能夠在極短時(shí)間內(nèi)將空氣中的二氧化碳濃度大幅降低。同時(shí)，該材料在連續(xù)11天的測(cè)試中表現(xiàn)出100%的吸附穩(wěn)定性，即便在14個(gè)月后，其性能也僅下降8%，展現(xiàn)出極高的應(yīng)用潛力。
帶電吸附劑的二氧化碳吸附性能。
效率高、能耗低，應(yīng)用前景廣
值得一提的是，帶電吸附劑具備良好的導(dǎo)電性，可直接利用可再生能源進(jìn)行原位焦耳加熱脫附，實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用。固態(tài)核磁測(cè)試結(jié)果表明，焦耳加熱能在極短時(shí)間內(nèi)將材料加熱至90℃，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的完全脫附，這一技術(shù)不僅效率高，而且能耗更低，為可再生能源在碳捕集技術(shù)中的應(yīng)用提供了新思路。
“帶電吸附劑的開發(fā)不僅是對(duì)傳統(tǒng)碳捕集技術(shù)的一次重大突破，更為我們實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。其廣泛的應(yīng)用前景和低成本優(yōu)勢(shì)，將推動(dòng)碳捕集技術(shù)在全球范圍內(nèi)的普及和應(yīng)用?！崩顟压庠诮邮茏x特新聞?dòng)浾卟稍L時(shí)表示。
據(jù)李懷光介紹，帶電吸附劑所采用的原材料來源廣泛、易于獲取，具備廣闊的應(yīng)用前景。從應(yīng)用角度來看，除了二氧化碳捕集之外，帶電吸附劑的結(jié)構(gòu)多樣性將為其他領(lǐng)域的新材料設(shè)計(jì)提供思路。同時(shí)，帶電吸附劑良好的導(dǎo)電性與焦耳熱再生技術(shù)的耦合，為可再生能源電力在直接空氣碳捕獲技術(shù)中的應(yīng)用提供了極大的便利。
深圳科研沃土助力“碳索"碳中和新時(shí)代
在深圳這片充滿活力與創(chuàng)新的熱土上，談及人才環(huán)境與人才政策時(shí)，作為“鵬城優(yōu)才卡”持有者，李懷光深有感悟。
據(jù)介紹，此項(xiàng)研究得到了深圳市環(huán)境材料與再生能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、廣東省人才計(jì)劃引進(jìn)創(chuàng)新科研團(tuán)隊(duì)-基于高效光催化的氫能應(yīng)用基礎(chǔ)研究等項(xiàng)目的鼎力支持?！斑@些平臺(tái)與資源的匯聚，為科研探索提供了肥沃的土壤和強(qiáng)大的動(dòng)力?！崩顟压獗硎尽?/span>
李懷光強(qiáng)調(diào)，文章順利發(fā)表是一個(gè)好的開端。接下來，團(tuán)隊(duì)成員們將著手解決如何把實(shí)驗(yàn)室技術(shù)轉(zhuǎn)移到大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，以及在成本、可靠性、能耗等方面進(jìn)一步優(yōu)化的諸多問題。他相信，通過持續(xù)的創(chuàng)新和努力，這項(xiàng)技術(shù)能夠成為應(yīng)對(duì)氣候變化，實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的又一把利器。
深圳，這座夢(mèng)想之城，正以其獨(dú)特的人才魅力和科研實(shí)力，引領(lǐng)著綠色能源與可持續(xù)發(fā)展的新風(fēng)尚。
