將氣態(tài)二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化合物的電化學(xué)電池可以利用包括下一代先進(jìn)核反應(yīng)堆在內(nèi)的高溫技術(shù)。該電池是由美國(guó)能源部愛(ài)達(dá)荷州國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(INL)的科學(xué)家開(kāi)發(fā)的。

INL研究人員Meng Li(持有質(zhì)子陶瓷電化學(xué)電池)，Bin Hua和Dong Ding(圖片：INL)

由INL實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)研究與開(kāi)發(fā)計(jì)劃資助的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的質(zhì)子陶瓷電化學(xué)電池，可促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，將捕獲的二氧化碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳或甲烷，這些化合物是許多工業(yè)過(guò)程或產(chǎn)品的重要前體。

該電池使用易于傳導(dǎo)質(zhì)子(氫原子)的陶瓷材料，質(zhì)子(氫原子)由簡(jiǎn)單的分子(例如水)提供。然后，這些質(zhì)子與二氧化碳在電化學(xué)反應(yīng)中結(jié)合，生成一氧化碳或甲烷。由高級(jí)科學(xué)家董鼎帶領(lǐng)的INL團(tuán)隊(duì)表明，可以對(duì)陶瓷材料的表面進(jìn)行微調(diào)，使其對(duì)一氧化碳或甲烷生產(chǎn)的前體具有選擇性。

丁說(shuō)，這種電池是最有前途的技術(shù)之一，它可以將氣態(tài)的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的中間體。“很難打破二氧化碳鍵。借助這種電化學(xué)電池，我們可以利用可再生能源和核能產(chǎn)生的熱量和電力來(lái)打破二氧化碳中的二氧化碳鍵。”

該設(shè)備將位于碳排放源，將需要熱量和電力來(lái)為該過(guò)程提供動(dòng)力，并且可以利用高溫技術(shù)，例如包括下一代先進(jìn)核反應(yīng)堆的集成能源系統(tǒng)。這樣的反應(yīng)堆可以與生產(chǎn)生物燃料，生物能或生物產(chǎn)品的工業(yè)工廠位于同一地點(diǎn)。然后可以將反應(yīng)堆的高溫蒸汽和電力用于回收生物能源工廠的二氧化碳。

阿爾貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員正在與丁的團(tuán)隊(duì)合作，以擴(kuò)大工藝規(guī)模，并計(jì)劃使用先進(jìn)的制造技術(shù)制造更大的電化學(xué)電池，并將其納入INL能源公司的綜合能源示范項(xiàng)目中愛(ài)達(dá)荷州瀑布市系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室。

該研究已在線發(fā)表在《自然催化》雜志上。