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轉碳為能:碳收集技術踏出第一步

2016/8/9 — 15:30

via pexels.com

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人類不斷排放碳,已令 2016 年幾近肯定連續第三年會打破最熱紀錄。科學家們都盡力尋找方法,去解決氣候問題。

然而,要達到去年各國於巴黎氣候高峰會共識的「2°C 溫升限制」,只有減排碳並不足夠。因為大部份的研究都將碳收集技術納入「2°C 溫升限制」的考慮之中,奈何技術發展一直停滯不前,令達到限制只成空談。最近,美國分別有兩個研究在碳收集技術上取得進展,更可在吸碳的同時產生電力,算是改善技術的起步。

現時大部份的碳收集及儲存系統 (CCS) ,收集的碳都是液或氣態,然後將之加熱或減壓後釋出二氧化碳 (CO2) 。這些 CO2 必須再壓縮才能輸送到其他工廠使用或於地下封存。問題是,現有的 CCS 會消耗電廠生產的最多 25% 電力,而且要運送該些 CO2 到其他地方,既不符合經濟原則,亦不如理想中一樣環保。

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康乃爾大學的研究團隊就研發出一種以氧氣推動的電池 [1] 。該電池以鋁片作為陽極,將 CO2 與氧氣混和成為電池陰極;透過電化學反應, CO2 會變成碳化合物,並產生電力及其他草酸鹽副產品,用於製藥、製造纖維與冶煉金屬。

而電池的電壓為 1.4 伏特,陰極上的碳更可產生每小時 13 安倍的電流,媲美最高能源密度的電池系統。領導研究的 Wajdi Al Sadat 表示電池並不只可用於電廠,或可放進汽車之中,吸收引擎排放的廢氣。

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另一方面,電池以鋁作為陽極,比鋰、鈉等的其他金屬安全、便宜。 Al Sadat 指 很多鋁廠亦以之加入工廠的發電設施,在煉鋁時減少能源消耗。不過,電池中連接陰陽兩極的電解液對水非常敏感,要推出市場的話將要改善這個問題以及增強效能。

伊利諾大學芝加哥分校的團隊則研發「人工葉」 [2] ,模仿植物的光合作用減低大氣中的 CO2 含量:電池吸收陽光將 CO2 變成一氧化碳,然後加入氫氣成為合成氣體用以推動渦輪又或將之合成柴油。而反應中排放的 CO,會再度被吸收,產生更多的能量,自給自足。

這個技術並非新奇之事,但當中最大的突破是團隊利用鎢作催化劑,比現今使用的銀催化劑效率高、便宜上千倍。然而,有份參與研究的學者 Larry Curtiss 就指,人工葉有其限制,因為需依賴陽光,並不能取代化石燃料。其他學者就質疑人工葉能否量產,以及其穩定性。

無論如何,即使這些 CCS 最終成功,不代表人類可無止境的排放。要救地球,最重要是改變人類貪婪的心態,否則再多的突破也無補於事。

來源:
Phys.org , Aluminum-based electrochemical cell captures and sequesters carbon emissions and generates electricity
Climate Central, Artificial Leaf Turns CO2 Emissions Into Fuel, 3 August 2016

報告:

  1. Al Sadat,  W.& Archer, L.A. (2016). The O2-assisted Al/CO2 electrochemical cell: A system for CO2 capture/conversion and electric power generation. Science Advances 20 Jul 2016: 2(7), e1600968. DOI: 10.1126/sciadv.1600968
  2. Asadi, M., Kim, K., Liu, C., & et al. (2016). Nanostructured transition metal dichalcogenide electrocatalysts for CO2 reduction in ionic liquid. Science 29 Jul 2016: 353(6298), pp. 467-470. DOI: 10.1126/science.aaf4767

文/ac

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