研究人员查明了吸附剂材料是如何捕捉和释放碳

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聚焦科学:环境直接空气捕捉(DAC)系统去除空气中的二氧化碳的一个关键部件是吸附剂材料,它首先用于捕获碳,然后将其释放。某些吸附剂材料可以从空气中吸收二氧化碳,因为它流过的材料。当

研究人员查明了吸附剂材料是如何捕捉和释放碳

环境直接空气捕捉(DAC)系统去除空气中的二氧化碳的一个关键部件是吸附剂材料,它首先用于捕获碳,然后将其释放。某些吸附剂材料可以从空气中吸收二氧化碳,因为它流过的材料。当用水的时候,它就会释放出碳。当材料再次干燥时,它吸收碳,以此类推。

研究DAC系统的人已经观察到这种特殊材料的优雅功能好几年了,比如亚利桑那州立大学可持续工程和建筑环境学院的克劳斯·拉克纳(Klaus Lackner)。Lackner已经开发了一种名为“机械树”的系统,它使用吸附剂材料从空气中去除碳。

现在,在焦耳在线版的一篇新论文中,Lackner和他的同事们精确地阐述了这些吸收剂材料是如何捕获和释放碳的,这一发现可能会导致所有碳去除系统核心的吸收剂材料更加智能的设计。

Lackner说:“我们通过在各种材料中演示和开发计算工具和模型来解释这一概念,从而更好地理解了这些吸附剂的水分摆动机制。”“我们现在了解了驱动水分摆动的影响,这一发现增加了可以做到这一点的材料的范围。”

这篇论文在微观层面上详细地描述了吸附剂材料在干燥时的情况,它与空气中的碳结合,潮湿时,它解吸碳。该系统通过量子力学模拟和实验验证。

Lackner解释说:“这个概念对我来说并不奇怪,因为我已经用这个东西玩了十年了,但是湿气摆动的概念仍然非常新颖,和其他装载和卸载吸附剂的方式非常不同。”“我们在14年前发现了这一现象,在很长一段时间里,它是如何发生的一直是个谜。现在看起来很明显了。”

总体来说,Lackner补充道,“这一进步为更多的候选材料和合理的设计打开了大门。其中许多材料比通常用作吸附剂的材料便宜得多。”

莱克纳是负碳排放领域的先驱,他开发了一种名为“机械树”的装置,它的功能和树一样,但从周围空气中清除二氧化碳的效率要高出数千倍。这一名为MechanicalTree的装置正在由爱尔兰都柏林的硅王国控股公司(Silicon Kingdom Holdings)商业化,它可以将捕获的气体隔离或出售,用于多种用途,如合成燃料、提高石油采收率或用于食品、饮料和农业行业。

捕捉碳的吸收材料是Lackner装置的核心。

与其他碳捕获技术不同,SKH的技术可以从大气中去除二氧化碳,而无需使用能源密集型设备机械地将空气吸入系统。相反,该技术利用风将空气吹过系统。这使得它成为一种被动的、相对低成本的、可扩展的解决方案,具有商业可行性。如果大规模应用,这项技术可以显著降低地球大气中的二氧化碳水平,有助于对抗全球变暖。

二氧化碳是一种无色无味的气体,是化石燃料燃烧和其他自然过程的副产品。人类每年向大气中排放超过360亿公吨的二氧化碳,极大地改变了地球的自然碳循环。过量的碳会留住热量,导致全球变暖。

机械树是一种新颖的几何形状,不知道风向,可以与正确的吸收剂,为每个位置。每个“树”包含一个充满吸吸的磁盘堆栈。当树形柱完全伸展,圆盘分开时,气流与圆盘表面接触,二氧化碳被束缚。为了再生,磁盘被降低在底部容器内。在这个房间里,二氧化碳从吸附剂中释放出来。释放出来的气体被收集、净化、处理并用于其他用途,同时磁盘被重新部署以捕获更多的二氧化碳。


研究人员查明了吸附剂材料是如何捕捉和释放碳  
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