如今，溫室效應(yīng)對我們的影響愈發(fā)嚴(yán)重，帶來的全球氣候變化對世界造成巨大沖擊。如果能夠?qū)⒋髿庵谐康亩趸細(xì)怏w回收起來，并用作燃料等介質(zhì)持續(xù)為人類所用，將是一舉兩得的事情。最近，來自美國麻省理工學(xué)院（MIT）的科學(xué)家提出了一種基于鋰電池的電池模型，可能將這一構(gòu)想變成現(xiàn)實(shí)！
CO2被認(rèn)為是導(dǎo)致全球變暖的主要原因之一，如何高效且環(huán)境友好地回收固定CO2以維持可持續(xù)發(fā)展已成為全球性挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的碳捕獲和封存（CCS）系統(tǒng)雖然能阻止二氧化碳排放進(jìn)入大氣并增加大氣熱量，但不可避免地存在消耗更多能量、產(chǎn)生更多的CO2（基于化石燃料產(chǎn)能）的問題。
2014年的一項(xiàng)研究估計(jì)CCS使用高達(dá)30%的發(fā)電廠發(fā)電量，而最后僅將捕集的CO2以固體形式存儲(chǔ)，并未對其進(jìn)行再利用，能源和經(jīng)濟(jì)架構(gòu)極其不合理。
最近， MIT的研究團(tuán)隊(duì)提出了基于鋰電池系統(tǒng)直接從發(fā)電廠內(nèi)吸收二氧化碳并將廢蒸汽轉(zhuǎn)化為電池電解質(zhì)的方法，取得一定突破。
二氧化碳中C原子處于最高氧化態(tài)（+4價(jià)），性質(zhì)很不活潑，因此鋰-二氧化碳（Li-CO 2）電池的運(yùn)行通常離不開貴金屬催化作用。而麻省理工學(xué)院的研究人員在沒有金屬催化劑的條件下僅使用碳電極成功實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)二氧化碳的轉(zhuǎn)化。
研究人員在含有Li +的有機(jī)電解液中加入CO 2捕獲劑（如烷基胺），得到一種氧化還原活性物質(zhì)，可以在Li-CO 2電池中無催化劑的碳電極上直接還原，放電反應(yīng)形成固相Li2CO3為主要產(chǎn)物并產(chǎn)生高放電電壓和高放電容量（>1000mAh/gc）。研究人員表示，“含水胺和非水電解質(zhì)通常不能一起使用，但我們發(fā)現(xiàn)它們的組合帶來了一種有趣現(xiàn)象，可以增加放電電壓并持續(xù)轉(zhuǎn)化二氧化碳。”
目前，這種電池系統(tǒng)僅能支持10次充放電循環(huán)，顯然還沒有達(dá)到商業(yè)應(yīng)用的指標(biāo)，還有一定的改進(jìn)空間，但基于胺化學(xué)吸附的CO2捕獲和轉(zhuǎn)化過程與傳統(tǒng)方法相比具有明顯的競爭力，是CO2捕獲化學(xué)與非水電化學(xué)的首次偶聯(lián)，為實(shí)現(xiàn)高選擇性的電化學(xué)CO2轉(zhuǎn)化開辟了全新的途徑。
研究人員認(rèn)為，未來的挑戰(zhàn)將聚焦于開發(fā)具有更高胺轉(zhuǎn)化率的系統(tǒng)以達(dá)到連續(xù)轉(zhuǎn)換，并在更高功率下提升容量。”也許鋰離子二氧化碳電池的發(fā)展還需要幾年的時(shí)間，但至少這種巧妙、綠色且富有經(jīng)濟(jì)效益的方法讓我們看到了曙光……
參考文獻(xiàn)：Tailoring the Discharge Reaction in Li-CO2 Batteries through Incorporation of CO2 Capture Chemistry，Joule，2018，doi：org/10.1016/j.joule.2018.09.002.
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