科學家發(fā)現(xiàn)二氧化碳固定新方法

中日研究人員近日報告說，他們在研究鋰空氣電池的過程中，意外發(fā)現(xiàn)了一種有效的二氧化碳固定新方法，為緩解溫室氣體排放提供了新的思路和手段。

這項研究由日本國立產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所首席研究員兼日本筑波大學和中國南京大學教授周豪慎領(lǐng)導，論文當天在美國細胞出版社新刊物《焦耳》雜志上發(fā)表。

隨著全球變暖受到全社會廣泛關(guān)注，如何轉(zhuǎn)化和固定作為頭號溫室氣體的二氧化碳，逐漸變成科研焦點。通常的固碳思路，是將二氧化碳催化還原成一氧化碳、甲烷、甲醇等氣態(tài)或者液態(tài)燃料，再加以利用。

據(jù)周豪慎介紹，常規(guī)固碳思路需要精巧復雜的催化劑推動化學反應，轉(zhuǎn)化效率和穩(wěn)定性等情況存在挑戰(zhàn)。而他們通過鋰-二氧化碳電池的電化學反應過程固定二氧化碳，無論是放電產(chǎn)生的固態(tài)碳單質(zhì)和碳酸鋰等產(chǎn)物，還是充電時殘留下來的碳單質(zhì)，都非常容易收集和利用。

周豪慎團隊長期從事能量儲存與轉(zhuǎn)換方面的研究。他們發(fā)現(xiàn)，鋰-二氧化碳電池在放電過程中生成碳和碳酸鋰，當充電時這兩種產(chǎn)物在釕催化劑的作用下均能被氧化，同時放出二氧化碳。但是，通過選用其他合適的催化劑，在電池充電過程中完全能選擇性地使碳酸鋰單獨被電化學氧化分解，而另一種放電產(chǎn)物碳留在電池內(nèi)。

“這是一個非常重要的發(fā)現(xiàn)：通過優(yōu)化催化劑成分，電池在進行能量儲存與釋放的同時，使二氧化碳中的一部分碳元素能夠以穩(wěn)定的固態(tài)碳單質(zhì)的形式被固定下來，”周豪慎說。

研究顯示，這種方法既提供了一種高效的固碳技術(shù)，又得到一種高比能供電系統(tǒng)，有望將來應用于功能碳材料制備、室內(nèi)空氣質(zhì)量凈化、家庭電能儲存、工業(yè)廢氣處理等領(lǐng)域。