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    超級電容器在充電時(shí)吸收二氧化碳

    技術(shù)前瞻  Technology prospect

    超級電容器在充電時(shí)吸收二氧化碳

    來(lái)源:
    中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )
    發(fā)布時(shí)間:
    2022/06/30
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    劍橋大學(xué)教授Israel TempranoPhD化學(xué)系學(xué)生Grace Mapstone共同參與一個(gè)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(xiě)了一篇論文,發(fā)表在《Nanoscale》雜志上。

    研究人員希望這種低成本、環(huán)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(jīng)通過(guò)一些天然材料研發(fā)了一種低成本的類(lèi)似電池的裝置,這種裝置可以通過(guò)收集空氣中的二氧化碳來(lái)達到環(huán)保目的。

    劍橋大學(xué)(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(shí)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(shí)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(jìn)一步增強了電容器的可持續性。

    化學(xué)系PhD學(xué)生Grace Mapstone與該項目的另一研究研究員在新聞稿中說(shuō):“我們希望使用惰性材料,這樣不會(huì )對環(huán)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(zhì)中。”

    超級電容器的優(yōu)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(yōu)勢依賴(lài)于電子的運動(dòng),而不是化學(xué)反應,這樣可以實(shí)現更長(cháng)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(fā)一種儲能裝置,可以通過(guò)低成本、容易獲得的材料來(lái)參與碳的捕獲。

    她還在采訪(fǎng)中說(shuō):“對于碳捕獲這類(lèi)的材料,我們優(yōu)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(jià)且豐厚的。電極是由碳組成的,可以來(lái)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(gè)電極組成,一面帶正電荷,另一面帶負電荷。為了延長(cháng)其前代設備的充電時(shí)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(lǐng)導,當時(shí)他正在劍橋大學(xué)讀碩士學(xué)位。

    領(lǐng)導整個(gè)項目的劍橋大學(xué)優(yōu)素福·哈米德化學(xué)系(Cambridge’s Yusuf Hamied Department of Chemistry)教授Alexander Forse表示:“我們發(fā)現通過(guò)緩慢地改變兩個(gè)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(fā)地吸收二氧化碳; 研究人員說(shuō),它只在充電時(shí)才會(huì )這樣做。這個(gè)過(guò)程是這樣的:當電極充電時(shí),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(shuō),通過(guò)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(lái)

    研究人員在《Nanoscale》上發(fā)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(shí)上,這是一個(gè)好的開(kāi)始,超級電容器的充放電過(guò)程可能比目前工業(yè)上用于收集溫室氣體的胺加熱過(guò)程消耗更少的能量。

    Forse還說(shuō):“下一研究領(lǐng)域將涉及到捕獲碳的精密裝置,如何改進(jìn)它們。這將是一個(gè)擴大規模的問(wèn)題。”

    中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì ) 楊柳翻譯

    2022.6.28

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