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UD工程师发现高效方法 可捕获空气中99%二氧化碳

盖世汽车网    2022-02-10 11:58

盖世汽车讯 据外媒报道,美国特拉华大学(University of Delaware)的工程师发现新方法,可使用氢驱动的新型电化学系统从空气中有效捕获99%的二氧化碳,可助力更环保的燃料电池进入市场。燃料电池的工作原理是将燃料化学能直接转化为电能,可用于混合动力或零排放车辆等交通工具。

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(图片来源:特拉华大学)

 

特拉华大学教授Yushan Yan长期致力于改进氢氧化物交换膜(HEM)燃料电池,而HEM电池是当前传统酸基燃料电池的经济且环保的替代品。但该电池对空气中的二氧化碳极其敏感,无法真正落地。不仅如此,该燃料电池的性能和效率因此也降低了20%,低于汽油发动机。

这一缺陷迅速将燃料电池的性能和效率降低了20%,其还不及汽油发动机。因此15年来,Yan的研究小组一直在寻找解决这一难题的解决方案。

几年前,研究人员发现或许可以通过去除二氧化碳解决上述难题。研究助理教授Brian Setzler表示:“一旦我们深入研究机制,我们发现燃料电池几乎可以捕获进入它们的所有二氧化碳,并且非常擅长将其分离到另一边。”

虽然该过程不利于燃料电池,但研究团队认为,如果他们可以在燃料电池堆上游的单独设备中利用这种内置的“自吹扫”过程,该机制就可变成二氧化碳分离器。

Yan表示:“事实证明,我们的方法非常有效。如果我们正确设计和配置,我们可以一次性从空气中捕获99%的二氧化碳。”

研究人员找到一种将电化学技术的电源嵌入分离膜内的方法。Yan研究小组博士生Lin Shi表示:“虽然有风险,但我们仍设法采用氢来控制这种短路的燃料电池。通过使用这种内部电短路膜,我们能够摆脱笨重的组件,例如双极板、集电器或燃料电池堆常见电线。”

目前,该研究小组获得一种电化学装置,它看起来像用于分离气体的普通过滤膜,但能够像更复杂的电化学系统一样从空气中连续吸收微量的二氧化碳。

实际上,将设备的电线嵌入膜内创造了一条捷径,使二氧化碳颗粒更容易从一侧移动到另一侧。此外,它还使团队能够在小体积内构建一个具有大表面积的紧凑型螺旋模块。换言之,这些模块采用更小封装,能够一次过滤更多的空气,使其对燃料电池应用既有效又具有成本效益。同时,更少的组件意味着更低的成本,更重要的是,它提供了一种轻松扩大市场规模的方法。

研究小组的结果表明,一个2英寸*2英寸的电化学电池可以每分钟约2升的速度连续去除流动空气中约99%的二氧化碳。研究人员说,一个大约12盎司汽水罐大小的早期原型螺旋装置能够每分钟过滤10升空气,并清除98%的二氧化碳。

Shi表示,由于电化学系统是由氢驱动的,随着氢经济的发展,这种电化学装置也可以用于需要空气再循环作为节能措施的飞机和建筑物中。

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责任编辑: 4161HSS

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