科學家發現如何將二氧化碳₂轉化為可儲存數十年的粉末

一組科學家已經找到如何將導致全球變暖的二氧化碳轉化為無害的粉末狀燃料的方法，這種燃料可以轉化為清潔電力

氣候導報 | 來自馬薩諸塞州的一組科學家開發了一種工藝，可以將世界上最具威脅性的導致全球變暖的排放物之一——二氧化碳——轉化為一種粉末狀、無害的燃料，這種燃料可以轉化為清潔電力。

這項突破是近一個世紀以來將二氧化碳轉化為廉價、清潔燃料的努力的成果。麻省理工學院的研究人員將二氧化碳暴露於催化劑，然後透過電解將其轉化為一種名為甲酸鈉的粉末，這種粉末可以安全地儲存數十年。

“我認為我們在這裡取得了重大突破，”麻省理工學院教授、研究團隊負責人 Ju Li 說。“我可以把 10 噸這種東西留給我的孫女 50 年。”

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研究人員以前曾將二氧化碳轉化為燃料，但這些燃料要麼需要過多的能量才能製造出來，要麼難以長期儲存。

麻省理工學院的這項工藝更接近一個雄心勃勃的夢想：將捕獲的二氧化碳轉化為清潔燃料的原料，以取代傳統電池，並將電力儲存數月或數年。當國家電網從化石燃料過渡到間歇性的太陽能和風能時，這可以填補國家電網的缺口。

但這項努力一直是一場艱苦的戰鬥。2018 年的一項研究稱二氧化碳為“臭名昭著的惰性分子”；兩年後，另一篇論文宣稱，這種無形氣體比研究人員想象的“更具危害性”，更難處理。

麻省理工學院的團隊將他們的突破追溯到 2022 年 11 月。當時，李教授，他在中國科學技術大學開始了他的本科生涯，前往波士頓參加了該校校友的會議。

48 歲的李教授遇到了 Dawei Xi，他是附近哈佛大學一位年輕的工程學博士生。現年 27 歲的 Xi 對捕獲的二氧化碳的轉化效率持懷疑態度，他預測該團隊的努力將製造出酸性過強的燃料。

“我們當時在爭論基礎電化學，”李教授回憶道。“他在如何做到這一點上提供了非常有價值的指導。”

Xi 最終加入了研究團隊，李教授將他介紹給了他的研究生之一 Zhen Zhang。Xi 解釋說，他的直覺是麻省理工學院的工藝會變得“酸度失衡”，導致產品在短時間內變得無用。

在一個月內，兩人就確定了問題所在，並研究出了一種後來在麻省理工學院實驗室被證明是將捕獲的二氧化碳轉化為燃料的高效方法。

由此產生的粉末與一種已安全使用多年以融化高速公路和機場冰雪的商業產品非常相似。李教授說，它已在罐中儲存了 2,000 小時，沒有絲毫腐蝕跡象。

李教授的團隊還設計了一種冰箱大小的燃料電池，該電池使用儲存能量的液化版本。他說，這可以為家庭發電，“沒有任何東西會排放到大氣中。”

“把它想象成人造木材，”李教授說。

李教授說，他正在開始與對麻省理工學院新工藝感興趣的商業公司進行討論。李教授的團隊還在探索重工業可能使用該工藝來實現公司二氧化碳減排目標的方法。

那麼接下來會發生什麼？

“這裡存在死亡之谷，”李教授指出，他用科學家經常使用的一個術語來描述將實驗室解決方案擴充套件為商業產品的艱難過程。

“我們需要空間和資金，”他說，“這在大學裡不容易做到。”

上個月，李教授的團隊在期刊 Cell Reports Physical Science 上發表了一項研究，概述了他們將二氧化碳轉化為燃料的高效工藝。

該研究的主要作者 Zhang 說：“多項改進解釋了該工藝效率的大大提高。”他說，這提高了二氧化碳利用於長期儲能的前景。

李教授說，從二氧化碳中提取的燃料可能比氫氣和甲醇更有希望用於發電。李教授說，甲醇是“有毒物質”，其洩漏可能會造成“健康危害”，而氫氣可能會從管道和儲罐中洩漏，“排除”了長期儲存的可能性。