財聯社（上海，編輯 黃君芝）訊，近期，美國特拉華大學（University of Delaware）的工程師們成功演示了一種方法，不僅可以利用由氫氣驅動的新型電化學系統有效地從空氣中捕獲99%的二氧化碳，還成功提升了氫氧根交換膜（HEM）燃料電池的性能。
這是碳捕獲技術的一個重大進步，可以使更多環境友好型燃料電池接近市場。由特拉華大學教授Yushan Yan領導的研究小組于近期在《自然能源》（Nature Energy）上報告了他們的方法。燃料電池的工作原理是將燃料化學能直接轉化為電能。它們可以用于混合動力或零排放車輛等交通工具。
HEM燃料電池是一種經濟且環保的替代目前使用的傳統酸基燃料電池的方法。但是這種燃料電池有一個缺點，使其無法在現實應用，即它們對空氣中的二氧化碳極其敏感。這一缺陷迅速降低了燃料電池的性能和效率。因此15年來，Yan都在致力于解決這一問題。
幾年前，研究人員意識到這個缺點實際上反而可能是一種解決方案——去除二氧化碳。研究人員表示，“一旦我們深入研究這一機制，我們發現燃料電池正在捕捉進入它們的每一點二氧化碳，而且它們真的很擅長將其分離到另一邊?！?/p>
雖然這對燃料電池不利，但研究小組知道，如果他們能在燃料電池堆上游的一個獨立設備中利用這種內置的“自我凈化”過程，他們就能把它變成一個二氧化碳分離器。他們表示，“事實證明，我們的方法非常有效。如果我們有正確的設計和配置，我們可以一次捕獲空氣中99%的二氧化碳?！?/p>
具體而言，他們找到了一種將電化學技術的電源嵌入分離膜的方法。它看起來像一個用于分離氣體的普通過濾膜，但又能像一個更復雜的電化學系統一樣從空氣中持續收集微量的二氧化碳。
研究人員解釋稱，將該裝置的電線嵌入膜內創造了一條捷徑，使二氧化碳顆粒更容易從一側移動到另一側。它還使研究小組能夠建造一個緊湊的螺旋形模塊，在較小的體積內擁有較大的表面積。換句話說，他們現在有了一個更小的封裝，能夠一次過濾更多的空氣，使其在燃料電池應用中既有效又具有成本效益。同時，更少的組件意味著更少的成本，更重要的是，提供了一種為市場輕松擴大規模的方法。
研究小組的結果顯示，一個尺寸為2×2英寸的電化學電池可以持續去除空氣中約99%的二氧化碳。研究人員說，一個大約12盎司汽水罐大小的早期原型螺旋裝置能夠每分鐘過濾10升空氣，并清除98%的二氧化碳。
他們還稱，如果把這個裝置放大到汽車上，它的大小大概是一加侖牛奶那么大，而且該裝置也可用于清除其他地方的二氧化碳。例如，特拉華大學的專利技術可以使航天器或潛艇中更輕、更有效的二氧化碳清除裝置成為可能，因為在這些地方持續過濾是至關重要的。
此外，由于該電化學系統是由氫氣驅動的，隨著氫氣經濟的發展，這種電化學裝置也可用于飛機和建筑物，在那里空氣再循環被視為一種節能措施。
