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新型滲透膜利用濕度差捕獲CO2

文章來源：科技日報(bào) 更新時(shí)間：2024-07-25 10:21:36

科技日報(bào)訊（記者張佳欣）據(jù)最新一期《自然·能源》雜志報(bào)道，來自英國和新西蘭的國際研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新型膜技術(shù)，能夠有效利用濕度差捕獲二氧化碳（CO2）。這種直接空氣捕獲技術(shù)為實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)提供了極具前景的解決方案。

　　分離過程深刻影響著現(xiàn)代生活的方方面面。從人們吃的食物、藥物，到汽車中的燃料或電池，人們使用的大多數(shù)產(chǎn)品都經(jīng)過了多個(gè)分離過程。在邁向循環(huán)經(jīng)濟(jì)的世界中，直接從空氣捕獲某種成分的分離技術(shù)將變得更加關(guān)鍵，被認(rèn)為是“改變世界的化學(xué)分離技術(shù)”之一。但是，由于CO2在空氣中的濃度較低，約為0.04%，因此從空氣中分離CO2非常具有挑戰(zhàn)性。

　　研究人員表示，CO2分離困難主要有兩個(gè)原因：一是濃度低導(dǎo)致與CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的速度非常慢，二是CO2濃縮需要消耗大量能量。

　　此次，研究團(tuán)隊(duì)通過新型膜技術(shù)解決了這兩個(gè)難題。他們測試了一種CO2滲透膜，并使膜具有不同的濕度。當(dāng)膜輸出側(cè)的濕度較高時(shí)，膜自發(fā)地將CO2泵入輸出流中。這種膜能利用自然的濕度差異作為從空氣中泵出CO2的動力；同時(shí)，水的存在還加快了CO2通過膜的傳輸速度，解決了動力學(xué)難題。

　　借助X射線微計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)，研究人員能夠精確地觀測到膜的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，進(jìn)而將這種膜與其他幾種先進(jìn)膜的性能進(jìn)行比較。此外，他們還在分子尺度上模擬膜中發(fā)生的過程，確定了膜內(nèi)獨(dú)特的“載體”，這種載體可同時(shí)傳輸CO2和水。

　　研究人員表示，他們展示了第一種能夠從空氣中捕獲CO2并提高其濃度的合成膜，并且無需熱量或壓力等傳統(tǒng)能量輸入。

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