由UIC工程学院科学家设计的碳捕获过程图解。空气或气体中的二氧化碳被干燥的有机溶液吸收，形成碳酸氢根离子，这些离子穿过膜，溶解在液体溶液中，形成浓缩的二氧化碳。碳原子显示为红色，氧原子显示为蓝色，氢原子显示为白色。功劳:伊利诺伊大学芝加哥分校的Aditya Prajapati/ UIC工程师建造了一种高性价比的人造树叶，它能以比现有系统高100倍的速度捕获二氧化碳。与其他碳捕获系统不同的是，这种人造树叶在现实世界中也能工作。其他碳捕获系统在实验室中使用来自加压罐的纯二氧化碳。它从更稀释的来源，如空气和燃煤发电厂产生的烟气中捕获二氧化碳，并将其释放出来用作燃料和其他材料。“我们的人造叶子系统可以部署在实验室之外，在那里，由于它的高碳捕获率、相对较低的成本和适度的能量，即使与最好的实验室系统相比，它也有可能在减少大气中的温室气体方面发挥重要作用，”UIC工程学院化学工程助理教授、该论文的相应作者米内斯·辛格说。
利用先前报道的理论概念，科学家们用廉价的材料修改了一个标准的人造叶子系统，在一个带电的膜上包括一个水梯度——一个干面和一个湿面。
在干燥的一面，有机溶剂附着在可用的二氧化碳上，在膜上产生一定浓度的碳酸氢盐或小苏打。随着碳酸氢盐的积累，这些带负电荷的离子被膜的湿表面上的水基溶液拉向带正电荷的电极。液体溶液将碳酸氢盐溶解回二氧化碳，因此它可以被释放并用于燃料或其他用途。
电荷被用来加速碳酸氢盐通过膜的转移。
当他们测试这个小到可以装在背包里的系统时，UIC的科学家发现它具有非常高的通量——与反应所需的表面积相比，碳捕获率为每小时3.3毫摩尔/4平方厘米。这比其他系统好100多倍，尽管只需要适量的电(0.4千焦/小时)来驱动反应，比1瓦的发光二极管灯泡所需的能量少。他们计算出每吨二氧化碳的成本为145美元，这符合能源部的建议，即成本不应超过每吨200美元左右。
辛格说:“电渗析驱动的人造叶子在现实世界中的应用具有高通量和小的模块化表面积，这尤其令人兴奋。“这意味着它具有可堆叠的潜力，模块可以增加或减少，以更完美地满足需求，并可负担得起地用于家庭和教室，而不仅仅是在盈利的工业组织中。一个家用加湿器大小的小模块每天可以去除超过1千克的CO2，四个工业电渗析堆栈每小时可以从烟气中捕获超过300千克的CO2。”
UIC的科学家报告了他们的人造叶子的设计，以及他们在《能源与环境科学》杂志上发表的“在环境条件下从稀释源中超快速、连续捕获CO2的迁移辅助水分梯度过程”中的实验结果。
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
