超級電容器在充電時吸收二氧化碳

劍橋大學教授Israel Temprano與PhD化學系學生Grace Mapstone共同參與一個項目，制造可以用天然材料捕獲二氧化碳的造超級電容器。這兩人合作撰寫了一篇論文，發表在《Nanoscale》雜志上。

研究人員希望這種低成本、環保的設備最終能夠擴大規模，能夠參與更大規模的溫室氣體收集工作。

研究人員表示，他們已經通過一些天然材料研發了一種低成本的類似電池的裝置，這種裝置可以通過收集空氣中的二氧化碳來達到環保目的。

劍橋大學（University of Cambridge）的團隊制造了這種超級電容器，研究人員表示，這種電容器大小約為一便士，可以在充電時選擇性地捕獲二氧化碳氣體。氣體可以在受控的情況下放電時被釋放，或收集以重新使用或安全處置。

研究人員表示，他們將椰子殼與海水等天然材料作為電池設計的一部分，進一步增強了電容器的可持續性。

化學系PhD學生Grace Mapstone與該項目的另一研究研究員在新聞稿中說：“我們希望使用惰性材料，這樣不會對環境造成傷害，并且也可以減少處理頻率。例如，二氧化碳可以溶解在基本上是海水的水基電解質中。”

超級電容器的優勢

超級電容器與電池的相似之處在于其存儲和放電能量，但通常其容量小于典型電池。

然而，這些超級電容器的優勢依賴于電子的運動，而不是化學反應，這樣可以實現更長的壽命與更慢的降解速度。

Mapstone指出，這將有助于研究人員研發一種儲能裝置，可以通過低成本、容易獲得的材料來參與碳的捕獲。

她還在采訪中說：“對于碳捕獲這類的材料，我們優先考慮耐久性。最好的是，用于制造超級電容器的材料是廉價且豐厚的。電極是由碳組成的，可以來自廢棄的椰子殼。”

系統是如何工作的

與電池相似，超級電容器由兩個電極組成，一面帶正電荷，另一面帶負電荷。為了延長其前代設備的充電時間，從而使其可以捕獲更多的碳，研究人員嘗試了從負電壓到正電壓的交替充電，這項研究由研究人員Trevor Binford領導，當時他正在劍橋大學讀碩士學位。

領導整個項目的劍橋大學優素福·哈米德化學系（Cambridge’s Yusuf Hamied Department of Chemistry）教授Alexander Forse表示：“我們發現通過緩慢地改變兩個電極之間的電流，可以捕獲雙倍的二氧化碳。”

然而，超級電容器不能自發地吸收二氧化碳; 研究人員說，它只在充電時才會這樣做。這個過程是這樣的:當電極充電時，負極吸收二氧化碳氣體，而忽略其他排放物，如氧氣、氮氣和水。他們說，通過這種方式，超級電容器既能捕獲碳又能存儲能量。。

可擴展的未來

研究人員在《Nanoscale》上發表了研究論文。

研究團隊希望超級電容器可以成為大型設備的原型，從而可以每年捕獲釋放在大氣中近350億噸二氧化碳的一部分。

Forse表示，事實上，這是一個好的開始，超級電容器的充放電過程可能比目前工業上用于收集溫室氣體的胺加熱過程消耗更少的能量。

Forse還說：“下一研究領域將涉及到捕獲碳的精密裝置，如何改進它們。這將是一個擴大規模的問題。”

中國化學與物理電源行業協會 楊柳翻譯

2022.6.28