科学家从大气中提取二氧化碳并用它制造电池

过量的大气二氧化碳正达到灾难性的程度，迫使各国政府、工业领袖和科学家团结起来，想出一个解决方案。到目前为止，大多数会谈都涉及减少未来的二氧化碳排放量，但很少有人设计减少大气中已经存在的二氧化碳。也就是说，直到现在。

一个跨学科的科学家团队找到了一种方法，可以用直接来自大气二氧化碳的碳电极代替锂离子电池中的石墨电极。该研究广泛应用于消费电子产品，更重要的是，电动汽车，有可能创造出一种负碳的汽车，在驾驶时减少大气中的二氧化碳含量。

领导这项研究的是范德比尔特大学机械工程助理教授 Cary Pint 的实验室和乔治华盛顿大学化学教授 Stuart Licht 的实验室；他们的发现发表在ACS Central Science 杂志上。

根据 Licht 教授的说法，该研究旨在“将温室气体二氧化碳转化为有价值的产品，并为当今的工业和运输化石燃料过程提供无温室气体排放的替代品。” 

该团队使用太阳能热电化学过程 (STEP) 来提供将二氧化碳分解为碳和氧所需的适量电能和热能，然后将其用于生产能够在锂中用作正极或负极的碳纳米管离子电池。

但它并没有就此结束。事实证明，纳米管同样能够在钠离子电池中发挥正极的作用，这是一种正在为电网和其他大规模应用开发的低成本解决方案。

“这种方法不仅可以生产出更好的电池，而且还确定了从大气中回收的二氧化碳的价值，这与最终用户的电池成本相关，这与大多数针对甲醇等低价值燃料的二氧化碳再利用努力不同，无法证明生产它们所需的成本是合理的，”Pint 说。

与石墨同类电池相比，由碳纳米管制成的电池性能显着提升，连续充电和放电 2.5 个月后容量没有下降。研究小组指出，碳中的小缺陷（STEP 的副作用）导致钠离子电池表现出的稳定存储性能是具有石墨电极的钠离子电池的 3.5 倍以上。

Pint 估计 - 根据规格 - 40% 的电池可以由回收的二氧化碳制成，不包括外部保护包装。更重要的是，由于锂离子电池的生产成本约为每千瓦时 325 美元，一公斤二氧化碳作为电池材料的估计价值为 18 美元——这是将其转化为甲醇的六倍——这一数字仅在从 EV 中使用的大型电池过渡到电子设备中使用的小型电池时才会增加。此外，与甲醇不同，电池与太阳能电池的结合提供了零温室排放的清洁能源。

但为什么要停在那里？Licht 建议将太阳能热电化学过程与以天然气为动力的发电机相结合，以创建一个二氧化碳净排放量为零的化石燃料发电厂。例如，当发电机产生热量和电力时，它也会产生一种浓缩形式的二氧化碳，如果将其反馈到系统中，它将加强 STEP。STEP 的另一种副产品氧气可以被引导回发电机，从而提高其燃烧效率，以补偿 STEP 消耗的电量。

资料来源：范德比尔特大学

审核编辑 黄昊宇