剑桥大学教授Israel Temprano与PhD化学系学生Grace Mapstone共同参与一个项目，制造可以用天然材料捕获二氧化碳的造超级电容器。这两人合作撰写了一篇论文，发表在《Nanoscale》杂志上。

研究人员希望这种低成本、环保的设备最终能够扩大规模，能够参与更大规模的温室气体收集工作。

研究人员表示，他们已经通过一些天然材料研发了一种低成本的类似电池的装置，这种装置可以通过收集空气中的二氧化碳来达到环保目的。

剑桥大学（University of Cambridge）的团队制造了这种超级电容器，研究人员表示，这种电容器大小约为一便士，可以在充电时选择性地捕获二氧化碳气体。气体可以在受控的情况下放电时被释放，或收集以重新使用或安全处置。

研究人员表示，他们将椰子壳与海水等天然材料作为电池设计的一部分，进一步增强了电容器的可持续性。

化学系PhD学生Grace Mapstone与该项目的另一研究研究员在新闻稿中说：“我们希望使用惰性材料，这样不会对环境造成伤害，并且也可以减少处理频率。例如，二氧化碳可以溶解在基本上是海水的水基电解质中。”

超级电容器的优势

超级电容器与电池的相似之处在于其存储和放电能量，但通常其容量小于典型电池。

然而，这些超级电容器的优势依赖于电子的运动，而不是化学反应，这样可以实现更长的寿命与更慢的降解速度。

Mapstone指出，这将有助于研究人员研发一种储能装置，可以通过低成本、容易获得的材料来参与碳的捕获。

她还在采访中说：“对于碳捕获这类的材料，我们优先考虑耐久性。最好的是，用于制造超级电容器的材料是廉价且丰厚的。电极是由碳组成的，可以来自废弃的椰子壳。”

     系统是如何工作的

与电池相似，超级电容器由两个电极组成，一面带正电荷，另一面带负电荷。为了延长其前代设备的充电时间，从而使其可以捕获更多的碳，研究人员尝试了从负电压到正电压的交替充电，这项研究由研究人员Trevor Binford领导，当时他正在剑桥大学读硕士学位。

领导整个项目的剑桥大学优素福·哈米德化学系（Cambridge’s Yusuf Hamied Department of Chemistry）教授Alexander Forse表示：“我们发现通过缓慢地改变两个电极之间的电流，可以捕获双倍的二氧化碳。”

然而，超级电容器不能自发地吸收二氧化碳; 研究人员说，它只在充电时才会这样做。这个过程是这样的:当电极充电时，负极吸收二氧化碳气体，而忽略其他排放物，如氧气、氮气和水。他们说，通过这种方式，超级电容器既能捕获碳又能存储能量。。

     可扩展的未来

研究人员在《Nanoscale》上发表了研究论文。

研究团队希望超级电容器可以成为大型设备的原型，从而可以每年捕获释放在大气中近350亿吨二氧化碳的一部分。

Forse表示，事实上，这是一个好的开始，超级电容器的充放电过程可能比目前工业上用于收集温室气体的胺加热过程消耗更少的能量。

Forse还说：“下一研究领域将涉及到捕获碳的精密装置，如何改进它们。这将是一个扩大规模的问题。”

 

中国化学与物理电源行业协会 杨柳翻译

2022.6.28