超級電容器裝置類似於可充電電池，大約四分之一的大小，部分由椰子殼和海水等可持續材料製成。該超級電容器由劍橋大學的研究人員設計，可以幫助以更低的成本為碳捕獲和儲存技術提供動力。
研究人員開發了一種低成本設備，可以在充電時選擇性地捕獲二氧化碳氣體。然後，當它排放時，CO2可以以受控的方式釋放並收集以重複使用或負責任地處置。
超級電容器裝置類似於可充電電池，大約四分之一的大小，部分由椰子殼和海水等可持續材料製成。
「我們發現，通過緩慢地在板之間交替電流，我們可以捕獲比以前兩倍的二氧化碳量。
超級電容器由劍橋大學的科學家設計，可以幫助以更便宜的成本為碳捕獲和儲存技術提供動力。每年約有350億噸二氧化碳被釋放到大氣中，迫切需要解決方案來消除這些排放並解決氣候危機。目前最先進的碳捕集技術非常昂貴，需要大量的能源。
超級電容器由兩個正負電荷電極組成。在特雷弗·賓福德（Trevor Binford）在劍橋大學完成碩士學位時領導的工作中，該團隊嘗試從負電壓交替到正電壓，以延長先前實驗的充電時間。這提高了超級電容器捕獲碳的能力。
超級電容器類似於可充電電池，但主要區別在於兩個設備如何存儲電荷。電池使用化學反應來儲存和釋放電荷，而超級電容器不依賴於化學反應。相反，它依賴於電極之間電子的運動，因此降解需要更長的時間，並且具有更長的使用壽命。
「我們發現，通過緩慢交替板之間的電流，我們可以捕獲比以前兩倍的二氧化碳量，」劍橋大學優素福·哈米德化學系的Alexander Forse博士說，他領導了這項研究。
「我們的超級電容器的充放電過程可能比現在工業中使用的胺加熱過程消耗更少的能量，」Forse說。「我們的下一個問題將涉及研究CO2捕獲的確切機制並對其進行改進。那麼這將是一個擴大規模的問題。
研究結果於2022年5月19日發表在《納米尺度》雜誌上。
超級電容器類似於可充電電池，但主要區別在於兩個設備如何存儲電荷。電池使用化學反應來儲存和釋放電荷，而超級電容器不依賴於化學反應。相反，它依賴於電極之間電子的運動，因此降解需要更長的時間，並且具有更長的使用壽命。
研究人員開發了一種低成本設備，可以在充電時選擇性地捕獲二氧化碳氣體。然後，當它排放時，CO2可以以受控的方式釋放並收集以重複使用或負責任地處置。
「權衡是超級電容器不能像電池那樣存儲那麼多的電荷，但對於像碳捕獲這樣的東西，我們會優先考慮耐用性，」合著者Grace Mapstone說。「最好的部分是用於製造超級電容器的材料既便宜又豐富。電極由碳製成，碳來自廢棄的椰子殼。
「我們希望使用惰性材料，不會損害環境，並且我們需要減少處理頻率。例如，CO2溶解成水基電解質，基本上是海水。
然而，這種超級電容器不會自發吸收CO2：它必須充電才能吸收CO2。當電極帶電時，負極板吸入CO2氣體，同時忽略其他排放物，如氧氣，氮氣和水，這些排放物對氣候變化沒有貢獻。使用這種方法，超級電容器既可以捕獲碳又可以儲存能量。
合著者Israel Temprano博士通過開發該設備的氣體分析技術為該項目做出了貢獻。該技術使用壓力傳感器來響應電化學裝置中氣體吸附的變化。Temprano的貢獻結果有助於縮小當CO2被吸收和釋放時超級電容器內部的精確機制。在超級電容器擴大規模之前，了解這些機制，可能的損耗和退化途徑都是必不可少的。
「這個研究領域是非常新的，所以超級電容器內部工作的精確機制仍然未知，」Temprano說。
參考：「通過調整充電方案提高超級電容擺動吸附CO2捕獲的能力」，作者：Trevor B Binford，Grace Mapstone，Israel Temprano和Alexander C.
Forse，2022年5月19日，Nanoscale。
該研究由Forse博士的未來領導者獎學金資助，Forse博士是一項英國研究與創新計劃，旨在開發下一波世界級的研究和創新。