作者凯尔西·辛普金斯，科罗拉多大学博尔德分校
用于激活分子键的电极
鸣谢:海莉·彼得森 科罗拉多大学博尔德分校的研究人员开发了一种新工具，这种工具可以带来更有效、更廉价的技术，用于从大气中捕获吸热气体，并将其转化为有益物质，如燃料或建筑材料
为了将本世纪的全球变暖限制在2度以内，这种碳捕获技术可能需要大规模应用
7华氏度(1
5摄氏度)以上，抵御全球气候变化的灾难性影响
科学家们在今天发表在《科学》杂志上的一篇论文中描述了他们的技术
该方法预测二氧化碳和捕获二氧化碳的分子(称为粘合剂)之间的结合强度
这种电化学诊断可以很容易地应用于任何化学上倾向于与二氧化碳结合的分子，使研究人员能够识别合适的分子候选物，用于从日常空气中捕获二氧化碳
“圣杯，如果你愿意的话，是尝试使用粘合剂从空气中(我们周围)吸收二氧化碳，而不仅仅是集中的来源，”新研究的合著者和化学助理教授Oana Luca说
“确定结合物的强度使我们能够计算出结合物是强还是弱，并为将来从稀释来源直接碳捕获的研究确定候选物
" 碳捕获和储存技术的目标是从大气中去除二氧化碳，并将其安全储存数百年或数千年
但是当它在美国使用的时候
S
自20世纪70年代以来，它目前只能捕获和存储0
每年全球碳排放量的1%
为了帮助实现IPCC制定的碳排放目标，到2050年，碳捕获和储存的规模必须迅速扩大
目前世界各地的工业设施依赖于从集中的来源，例如发电厂的排放物中捕获二氧化碳
虽然这些方法可以使用大量的某些化学粘合剂快速有效地结合大量的二氧化碳，但它们也是非常耗能的
据可再生和可持续能源研究所(RASEI)的当选成员卢卡说，这种方法在大规模收集二氧化碳并将其转化为其他有用的东西方面也非常昂贵，如碳酸盐，水泥的一种成分，或甲醛或甲醇，可用作燃料
相反，使用电化学方法，如在新的铜博尔德领导的研究中详述的方法，将把碳捕获设施从集中来源中解放出来，使它们几乎可以存在于任何地方
根据这项研究的第一作者、化学专业研究生哈利·彼得森(Haley Petersen)的说法，能够轻松估计化学键的强度也使研究人员能够筛选出最适合捕捉碳并将碳转化为材料或燃料的粘合剂，并为传统方法提供了一种更廉价的替代方法
创造化学键 化学科学是基于几个基本事实:第一，分子是由原子构成的，第二，它们是由电子围绕的
当原子与其他原子结合时，它们形成分子
当原子与其他原子共享电子时，它们就形成了所谓的共价键
利用电，研究人员可以通过使用电极将电子传递给分子来激活这些键
当他们对咪唑分子进行这种处理时，就像他们在这项研究中所做的那样，一个氢原子被移除，在碳原子中产生一个缺口，让另一个分子想要与之结合——例如二氧化碳
然而，二氧化碳(CO2)是一种通常不喜欢生成新键的分子
卢卡说:“它通常是不起反应的，为了对它产生反应，你还必须弯曲它。”
“因此，我们处在一个以前没有真正探索过的化学空间，用于二氧化碳捕获
" 研究人员用这种方法检测了一整个卡宾家族(一种特殊类型的分子，含有一个中性碳原子)在结合二氧化碳方面的能力，它们可以通过电化学方法产生
“仅仅通过观察非常简单的分子——我们可以制造的分子，我们可以修饰的分子——我们就可以获得电化学碳捕获的能量图
目前这是一个小的飞跃，但将来可能是一个大的飞跃，”卢卡说
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