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科学家研发出电池固碳新策略

新华社华盛顿

中日研究人员9日报告说,他们在研究锂空气电池的过程中,意外发现了一种有效的二氧化碳固定新方法,为缓解温室气体排放提供了新的思路和手段。

这项研究由日本国立产业技术综合研究所首席研究员兼日本筑波大学和中国南京大学教授周豪慎领导,论文当天在美国细胞出版社新刊物《焦耳》杂志上发表。

随着全球变暖受到全社会广泛关注,如何转化和固定作为头号温室气体的二氧化碳,逐渐变成科研焦点。通常的固碳思路,是将二氧化碳催化还原成一氧化碳、甲烷、甲醇等气态或者液态燃料,再加以利用。

据周豪慎介绍,常规固碳思路需要精巧复杂的催化剂推动化学反应,转化效率和稳定性等情况存在挑战。而他们通过锂-二氧化碳电池的电化学反应过程固定二氧化碳,无论是放电产生的固态碳单质和碳酸锂等产物,还是充电时残留下来的碳单质,都非常容易收集和利用。

周豪慎团队长期从事能量储存与转换方面的研究。他们发现,锂-二氧化碳电池在放电过程中生成碳和碳酸锂,当充电时这两种产物在钌催化剂的作用下均能被氧化,同时放出二氧化碳。但是,通过选用其他合适的催化剂,在电池充电过程中完全能选择性地使碳酸锂单独被电化学氧化分解,而另一种放电产物碳留在电池内。

“这是一个非常重要的发现:通过优化催化剂成分,电池在进行能量储存与释放的同时,使二氧化碳中的一部分碳元素能够以稳定的固态碳单质的形式被固定下来,”周豪慎对新华社记者解释说。

研究显示,这种方法既提供了一种高效的固碳技术,又得到一种高比能供电系统,有望将来应用于功能碳材料制备、室内空气质量净化、家庭电能储存、工业废气处理等领域。

来源:新华社华盛顿

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