一種新型燃料電池可以從空氣中捕獲99%的二氧化碳

特拉華大學(UD)的工程師展示了一種使用氫驅動的技術從空氣中有效捕獲99%二氧化碳的新型方法。

　　這是二氧化碳捕獲的重大進步。

　　由UD教授Yan領導的研究小組在Nature Energy上報告了他們的方法。

　　改變游戲規則的燃料電池技術

　　燃料電池將燃料化學能直接轉化為電能來工作。它們可用于混合動力或*車輛等交通工具。

　　Yan是化學和生物分子工程主席，一段時間以來一直致力于改進氫氧化物交換膜(HEM)燃料電池的研究，這是當今使用的基于傳統酸基燃料電池的，經濟且環保的替代品。

　　但HEM燃料電池有一個缺點，使它們無法商業化——它們對空氣中的二氧化碳極為敏感。從本質上講，二氧化碳使HEM燃料電池難以呼吸。

　　這一缺陷迅速將燃料電池的性能和效率降低了20%。Yan的研究小組15年來一直在尋找解決這一難題的方法。

　　幾年前，研究人員意識到這一缺點恰恰可能是一種解決方案。

　　BrianSetzler，化學和生物分子工程研究助理教授，論文合著者。

　　“一旦我們深入研究了這個機制，我們就會意識到這種燃料電池幾乎可以捕獲進入它們的每一個二氧化碳分子，而且它們非常擅長將其分離到另一邊。"

　　雖然這對燃料電池不利，但該團隊知道，如果他們可以在燃料電池堆上游的單獨設備中利用這種內置的“自吹掃"過程，他們就可以將其變成二氧化碳分離器。

　　“事實證明，我們的方法非常有效。“

　　“如果我們有正確的設計和正確的配置，我們可以一次從空氣中捕獲99%的二氧化碳。"

那么，他們是怎么做到的呢？

　　他們找到了一種將電化學技術的電源嵌入分離膜內的方法。該方法涉及內部短路設備。

　　“這是有風險的，但我們設法用氫氣控制了這種短路的燃料電池。通過使用這種內部電短路膜，我們能夠擺脫笨重的組件，例如雙極板、集電器或燃料電池堆中常見的任何電線。"

　　現在，研究小組擁有了一種電化學裝置，它看起來像用于分離氣體的普通過濾膜，但能夠像更復雜的電化學系統一樣從空氣中連續吸收微量的二氧化碳。

　　實際上，將設備的電線嵌入膜內創造了一條捷徑，將使二氧化碳顆粒更容易從一側移動到另一側。

　　它還能夠使燃料電池在小體積內構建一個具有大表面積的緊湊型螺旋模塊。換句話說，它們現在擁有更小的封裝，能夠一次過濾更多的空氣。

　　同時，更少的組件意味著更低的成本。

研究小組的結果表明，一個2英寸乘2英寸的電化學電池可以連續以每分鐘約2升的流動速度去除空氣中約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。

　　Setzer說，該設備大小約為一加侖牛奶的規模就可以夠汽車使用。

　　例如，UD技術可以在航天器或潛艇中實現更輕、更高效的二氧化碳去除。

　　“我們對長期路線圖有一些想法，可以真正幫助我們實現目標。"Yan說。

　　Yan表示，由于電化學系統（燃料電池）是由氫驅動的，隨著氫經濟的發展，這種電化學裝置也可以用于需要空氣再循環的飛機和建筑物中。

（原文來自：氫能新聞 全球氫能網、新能源網綜合）

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