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美科学家取得重大突破!锂离子二氧化碳电池问世

来源:趣事推荐   更新时间:2018-10-08 08:16:28    

  如今,温室效应对我们的影响愈发严重,带来的全球气候变化对世界造成巨大冲击。如果能够将大气中超量的二氧化碳气体回收起来,并用作燃料等介质持续为人类所用,将是一举两得的事情。最近,来自美国麻省理工学院(MIT)的科学家提出了一种基于锂电池的电池模型,可能将这一构想变成现实!

  CO2被认为是导致全球变暖的主要原因之一,如何高效且环境友好地回收固定CO2以维持可持续发展已成为全球性挑战。传统的碳捕获和封存(CCS)系统虽然能阻止二氧化碳排放进入大气并增加大气热量,但不可避免地存在消耗更多能量、产生更多的CO2(基于化石燃料产能)的问题。

  2014年的一项研究估计CCS使用高达30%的发电厂发电量,而最后仅将捕集的CO2以固体形式存储,并未对其进行再利用,能源和经济架构极其不合理。

  最近, MIT的研究团队提出了基于锂电池系统直接从发电厂内吸收二氧化碳并将废蒸汽转化为电池电解质的方法,取得一定突破。

  二氧化碳中C原子处于最高氧化态(+4价),性质很不活泼,因此锂-二氧化碳(Li-CO2)电池的运行通常离不开贵金属催化作用。而麻省理工学院的研究人员在没有金属催化剂的条件下仅使用碳电极成功实现了电化学二氧化碳的转化。

  研究人员在含有Li+的有机电解液中加入CO2捕获剂(如烷基胺),得到一种氧化还原活性物质,可以在Li-CO2电池中无催化剂的碳电极上直接还原,放电反应形成固相Li2CO3为主要产物并产生高放电电压和高放电容量(>1000mAh/gc)。研究人员表示,“含水胺和非水电解质通常不能一起使用,但我们发现它们的组合带来了一种有趣现象,可以增加放电电压并持续转化二氧化碳。”

  目前,这种电池系统仅能支持10次充放电循环,显然还没有达到商业应用的指标,还有一定的改进空间,但基于胺化学吸附的CO2捕获和转化过程与传统方法相比具有明显的竞争力,是CO2捕获化学与非水电化学的首次偶联,为实现高选择性的电化学CO2转化开辟了全新的途径。

  研究人员认为,未来的挑战将聚焦于开发具有更高胺转化率的系统以达到连续转换,并在更高功率下提升容量。”也许锂离子二氧化碳电池的发展还需要几年的时间,但至少这种巧妙、绿色且富有经济效益的方法让我们看到了曙光……

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