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美国橡树岭国家实验室开发出一种结晶方法可以从空气中直接捕获二氧化碳

2017-01-10 288浏览 标签: 美国空气捕获二氧化碳

201719日,美国能源部下属的橡树岭国家实验室(ORNL)开发了一种简单、可靠的工艺直接从空气中捕获二氧化碳,为对抗全球变暖的碳捕获和存储战略提供了一种新的选择。

最初,ORNL团队的研究目的为去除水中的污染物,比如硫酸盐,铬酸盐或磷酸盐。为了去除那些带负电荷的离子,研究人员合成了一种被称为胍的简单化合物以使它与污染物结合形成不溶性晶体之后从水中去除。在这个过程中,研究员们发现了一个需要很小能量的捕获和释放二氧化碳的方法。

    ORNLRadu Custelcean说:当我们将的水溶液暴露于空气中时,会形成美丽的棱镜状晶体。在通过X射线衍射分析了它们的结构之后,我们惊奇地发现这种晶体中含有碳酸盐,这是由来自空气的二氧化碳与水反应时形成的。

碳捕集和储存的策略是从一个二氧化碳释放点或直接从空气中收集二氧化碳,然后运输并在指定位置储存二氧化碳的综合技术系统。此次ORNL研究的重点是直接吸收已经存在于大气中的二氧化碳这种较新颖的方法,称为直接空气捕获。

一旦成功捕获二氧化碳,我们需要从化合物中将其释放出来以便可以通过管道运输二氧化碳气体,最后二氧化碳气体将被深深地注入地下进行储存。传统的直接空气捕获材料必须要被加热至900摄氏度来释放二氧化碳气体,而这个加热过程通常会产生比最初捕获的二氧化碳更多的二氧化碳气体。ORNL开发的胍材料是一个较少能耗的替代品。

Custelcean说:在我们的反应过程中,我们能够通过将晶体加热到80-120摄氏度来释放结合的二氧化碳,这与目前的其它方法相比是一种较为温和的法。在经过加热后,这些晶体又变回了原始的胍材料,接下来这些复原的材料通过三个连续的碳捕获和释放循环被回收再利用。虽然该团队的直接空气捕获方法已经获得了一定的进展,但Custelcean表示,该研究团队还需要将该过程再进一步发展,以使它能有效地对抗全球变暖。此外,他们还需要更好地了解胍材料以及了解它如何能够在现有和未来的碳捕获和存储应用中发挥作用。

该研究团队目前正在利用ORNL散裂中子源SNS)研究该材料的晶体结构和性质。通过分析碳酸盐与晶体的结合方式,他们希望能够更好地了解二氧化碳捕获和释放的分子机理,以此帮助设计下一代吸附剂。科学家们还计划评估是否可使用太阳能作为可持续热源来从该晶体中释放结合的二氧化碳。

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