电化学碳捕集原理样机。研究团队供图

本报讯（记者刁雯蕙、陈欢欢）中国工程院院士、深圳大学深地科学与绿色能源研究院院长谢和平团队提出了低能耗电化学碳捕集新策略。相关研究成果近日发表于《自然-通讯》。

近年来，作为一种前景广阔的替代方案，电化学碳捕集技术因能够利用可再生清洁电力、无须升降温操作而备受关注。然而，该技术在实际应用中存在过程不稳定、难以大规模推广等一系列挑战，特别是在含氧气源如空气或烟气中，电化学系统的稳定性往往难以保证，反应过程中的氧副反应和电极退化等限制了长期有效运行。

研究团队提出了一种全新的低能耗电化学碳捕集策略。其核心在于将传统的单步电化学反应转化为电化学-化学相耦合的“双步反应”过程，通过在阴极和阳极上分别进行氢气析出反应和有机还原载体的氧化反应，巧妙调节电解液的酸碱性，从而实现低能耗、高效的二氧化碳捕集过程。

这种“双步反应”策略避免了氧气对系统的干扰，显著提升了系统的稳定性和持续性。实验结果表明，该技术能够在200小时内稳定运行，且捕集每吨二氧化碳的能耗仅为1.12千兆焦耳，展示出在低能耗、高效碳捕集方面的巨大潜力。

此外，研究团队还成功研制出全球首套日处理烟气1500升的电化学碳捕集原理样机，并进行了放大演示。样机实现了每日生成高纯二氧化碳0.4千克、稳定运行超72小时的技术突破，进一步验证了该方法在大规模减碳应用中的可行性。

这一研究成果为全球减碳目标提供了全新技术支撑。随着这项技术的不断优化和进一步发展，有望推动低能耗、高稳定的碳捕集技术商业化应用，助力产业升级，迈向负碳未来。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-024-55334-3