財聯(lián)社（上海，編輯 黃君芝）訊，近期，美國特拉華大學(xué)（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(qū)動的新型電化學(xué)系統(tǒng)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(shù)的一個重大進步，可以使更多環(huán)境友好型燃料電池接近市場。由特拉華大學(xué)教授Yushan Yan領(lǐng)導(dǎo)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(xué)能直接轉(zhuǎn)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(jīng)濟且環(huán)保的替代目前使用的傳統(tǒng)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(xiàn)實應(yīng)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(fā)現(xiàn)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。”
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(shè)備中利用這種內(nèi)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(shè)計和配置，我們可以一次捕獲空氣中99%的二氧化碳。”
具體而言，他們找到了一種將電化學(xué)技術(shù)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(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng)一樣從空氣中持續(xù)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(nèi)創(chuàng)造了一條捷徑，使二氧化碳顆粒更容易從一側(cè)移動到另一側(cè)。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(nèi)擁有較大的表面積。換句話說，他們現(xiàn)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(yīng)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(guī)模的方法。
研究小組的結(jié)果顯示，一個尺寸為2×2英寸的電化學(xué)電池可以持續(xù)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(xué)的專利技術(shù)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(xù)過濾是至關(guān)重要的。
此外，由于該電化學(xué)系統(tǒng)是由氫氣驅(qū)動的，隨著氫氣經(jīng)濟的發(fā)展，這種電化學(xué)裝置也可用于飛機和建筑物，在那里空氣再循環(huán)被視為一種節(jié)能措施。
