減碳新良方,南韓二氧化碳轉化設備可有效產電與氫氣

作者 | 發布日期 2019 年 01 月 24 日 14:17 | 分類 能源科技 , 電力儲存 follow us in feedly


假如想要控制全球氣溫暖化,光是減少二氧化碳排放量還不夠,人們還得大幅減少大氣中的二氧化碳,最近南韓蔚山科學技術研究院與美國喬治亞理工學院便開發出新型鈉-二氧化碳液態系統,可捕捉空氣中的二氧化碳,並將之轉化為電力與氫氣,或許有助於減緩氣候變遷。

人們排放出來的二氧化碳 57% 會進入大氣層,其餘的則會沉入海中造成海洋酸化,而研究團隊受此自然現象啟發,認為人們可透過將二氧化碳溶於水,誘發電化學反應來產電。團隊指出,只要將溶液中的 PH 值降低,便能提高質子數、增加電子的吸引力,這樣一來科學家們就可將二氧化碳轉換成電力。

(Source:蔚山科學技術研究院

目前聯合團隊已運用此概念研發出 Na-CO2 系統,其乍看之下就像液態電池,設備分為兩大部分,左側為裝有鈉金屬陽極的有機電解質,右側為水溶液與陰極,兩種溶液則被中間的鈉超離子導體薄膜(NASICON)隔開,當二氧化碳注入水中時,就會開始與陰極反應,降低溶液PH 值,隨後產生電力與氫氣。

要把二氧化碳轉換成其他能量或化學品並不容易,二氧化碳分子是種非常穩定的化合物,電活性也不高,轉換過程得消耗許多能量,但指導教授 Guntae Kim 指出,團隊的新系統已善加利用二氧化碳的溶解機制,成功將二氧化碳分子轉換成其他材料,甚至可助氫燃料車一臂之力。

根據團隊發表在《iScience》的研究,新設備二氧化碳轉換效率為 50%,穩定性也不錯,運作 1,000 小時後電極仍可正常運作,人們也不用擔心會再次排出二氧化碳,它們會變成小蘇打並溶在電解液中。

隨著全球暖化加劇,二氧化碳捕集、再利用與封存技術(CCUS)等減碳技術逐漸備受關注,人們致力於捕捉空氣中或是工廠排出的二氧化碳,之後再封存至地底深處,又或者是讓他們搖身一變成奈米纖維、燃料或是其他化學品等,如何擴大應用範圍與提高碳轉換效率可說是減少空氣中二氧化碳的良藥之一。

先前麻省理工學院團隊也開發新型鋰-二氧化碳電池,在發電廠排出大量二氧化碳之前可先捕捉它們、進而轉換成固態碳酸鹽,且能提供相當於現有鋰電池的電力;美國匹茲堡大學則研發出碳捕捉材料辨識與分析模型,盼可藉此加速設備研究進展,並讓碳捕捉成本降至每噸 50 美元以下。雖然目前這些新設備都還有須多進步的空間,但都是碳轉化商業化之前的必要過程。

(首圖來源:pixabay