碳海绵从空气中吸收二氧化碳

碳捕获是一项被视为保持大气中二氧化碳 （CO2） 处于可容忍的水平。世界各地的研究人员都在努力做到这一点，但被认为最有前途的技术——胺基洗涤器——有一些基本的局限性：它们很昂贵，而且分解得太快。

“对于直接空气捕获，它们不是特别稳定，”纽约州伊萨卡市康奈尔大学（Cornell University）的化学和化学生物学教授菲利普·米尔纳（Phillip Milner）说，“随着时间的推移，它们往往会随着氧气的存在而降解。

但现在，Milner 与一个国际合作团队合作，创造了一种可以收集 CO 的坚固海绵2然后按需脱落，一遍又一遍，而不会发生故障。诀窍是将氢氧根离子强制进入海绵。

氢氧根离子与 CO 键合2制造碳酸氢盐。“这与你使用小苏打时发出嘶嘶声时相反，”米尔纳说。

研究人员在碳海绵中装满氢氧化物，直接从空气中提取二氧化碳。海绵既便宜又稳定。 照片：康奈尔大学

这种键合是收集 CO 的潜力所在2来自空气。但氢氧根离子也会与许多其他材料发生反应——通常会分解它们可能放入的任何多孔固体。不过，碳是惰性物质，因此 Milner 和他的同事决定尝试在碳海绵中加入氢氧化物。

“除了便宜——这是每个人都兴奋的地方——它们也非常稳定，”他说。

但是，使海绵碳保持稳定的品质——它的惰性——也使氢氧化物难以粘附。Milner 和他的团队尝试将氢氧化物机械地装入海绵中，发现它们无法留在原地。因此，他们从超级电容器的世界借鉴了一个技巧。

“电池界长期以来一直在研究如何将氢氧化物放入碳中，以制造水基电池或超级电容器，”Milner 说。“我们只是利用这一点来做一个完全不同的应用程序。”通过给碳布充电，氢氧根离子保持驻扎在孔隙中。

当 CO2在流经布料的空气中，带负电的氢氧根离子与其结合并形成带负电的碳酸氢盐。删除 CO2然后只需用吸尘器吸走小苏打或加热它即可。Milner 和他的团队通过将电流通入布料来做到这一点。“你只需将碳酸氢盐热分解回 CO2、二氧化碳和氢氧化物，“他说。“所以这就是你的周期：你捕获 CO2在低温下，您释放 CO2在真空下加热。所以它一直保持充电状态。

对多孔海绵碳施加电荷，使其能够保持吸收 CO2 的氢氧化物。插图：康奈尔大学

带氢氧化物电荷的海绵碳被 CO 饱和2与之前许多努力饱和所需的天数相比，只需几分钟，因此碳可以每小时循环掉很多次。“我们不受化学的限制，”Milner 说，“我们基本上受到工程的限制。