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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 作者：小王 點擊量：5991
最近美國西北大學科學家開展一項新的研究，將目標放到了捕碳材料本身，并發現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，有望發展處更具潛力的二氧化碳捕獲方法。
碳排放是社會發展，城市化建設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的誘因。因此，理想情況，將碳足跡控制在環境自我調節的范圍內是解決溫室效應，促進環境可持續發展的關鍵。而這便是目前全球范圍內，眾多國家都在努力觸及的“雙碳”目標。
而在這個過程中，“捕碳”起到了至關重要的作用。所謂捕碳，即碳捕捉與封存，概括來說，指的是利用技術手段將工業生產、能源利用等過程中排放的二氧化碳(CO?)分離出來，并運輸到特定地點進行長期封存，以減少大氣中溫室氣體濃度的技術體系。
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、直接空氣捕集(DAC)技術等，但是這些技術普遍存在三個問題，即成本、能耗、大規模適用性。簡單來說就是成本高昂，能耗較高，大規模應用穩定性欠佳。而這也是為什么捕碳技術現階段商業化普及度較低的原因。
而就在最近美國西北大學科學家開展一項新的研究，將目標放到了捕碳材料本身，并發現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，有望發展處更具潛力的二氧化碳捕獲方法。
據悉，團隊創建了一個結構化的實驗框架，比較了包括活性炭、納米結構石墨、碳納米管和片狀石墨等碳質材料、以及包括鐵、鋁和錳氧化物在內的金屬氧化物納米顆粒在內，多種納米材料利用濕度變化捕碳的潛力。實驗結果證明了氧化鋁和活性炭在捕碳速度上具備優勢，氧化鐵和納米結構石墨在捕碳量上具備優勢。并且實驗證明了約50至150埃的中等孔徑范圍材料，捕碳效率最高。
基于此，團隊證明了通過使用可持續、豐富且廉價的材料，能夠有效降低直接空氣捕獲技術的成本和能耗。并且這種方法與傳統的氣體吸附法一樣，具備了操作簡便、適應性強的優勢，同時還能夠靈活應用在復雜氣體成分的工業廢氣處理中。更重要的是，該技術還有與其他系統協同作用的可行性。相信，隨著技術的進步和規模的擴大，該成果能夠幫助捕碳技術實現成本降低，以及應用范圍的不斷擴大。
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