科学家发现如何将二氧化碳₂转化为可储存数十年的粉末

一组科学家已经找到如何将导致全球变暖的二氧化碳转化为无害的粉末状燃料的方法，这种燃料可以转化为清洁电力

气候导报 | 来自马萨诸塞州的一组科学家开发了一种工艺，可以将世界上最具威胁性的导致全球变暖的排放物之一——二氧化碳——转化为一种粉末状、无害的燃料，这种燃料可以转化为清洁电力。

这项突破是近一个世纪以来将二氧化碳转化为廉价、清洁燃料的努力的成果。麻省理工学院的研究人员将二氧化碳暴露于催化剂，然后通过电解将其转化为一种名为甲酸钠的粉末，这种粉末可以安全地储存数十年。

“我认为我们在这里取得了重大突破，”麻省理工学院教授、研究团队负责人 Ju Li 说。“我可以把 10 吨这种东西留给我的孙女 50 年。”

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研究人员以前曾将二氧化碳转化为燃料，但这些燃料要么需要过多的能量才能制造出来，要么难以长期储存。

麻省理工学院的这项工艺更接近一个雄心勃勃的梦想：将捕获的二氧化碳转化为清洁燃料的原料，以取代传统电池，并将电力储存数月或数年。当国家电网从化石燃料过渡到间歇性的太阳能和风能时，这可以填补国家电网的缺口。

但这项努力一直是一场艰苦的战斗。2018 年的一项研究称二氧化碳为“臭名昭著的惰性分子”；两年后，另一篇论文宣称，这种无形气体比研究人员想象的“更具危害性”，更难处理。

麻省理工学院的团队将他们的突破追溯到 2022 年 11 月。当时，李教授，他在中国科学技术大学开始了他的本科生涯，前往波士顿参加了该校校友的会议。

48 岁的李教授遇到了 Dawei Xi，他是附近哈佛大学一位年轻的工程学博士生。现年 27 岁的 Xi 对捕获的二氧化碳的转化效率持怀疑态度，他预测该团队的努力将制造出酸性过强的燃料。

“我们当时在争论基础电化学，”李教授回忆道。“他在如何做到这一点上提供了非常有价值的指导。”

Xi 最终加入了研究团队，李教授将他介绍给了他的研究生之一 Zhen Zhang。Xi 解释说，他的直觉是麻省理工学院的工艺会变得“酸度失衡”，导致产品在短时间内变得无用。

在一个月内，两人就确定了问题所在，并研究出了一种后来在麻省理工学院实验室被证明是将捕获的二氧化碳转化为燃料的高效方法。

由此产生的粉末与一种已安全使用多年以融化高速公路和机场冰雪的商业产品非常相似。李教授说，它已在罐中储存了 2,000 小时，没有丝毫腐蚀迹象。

李教授的团队还设计了一种冰箱大小的燃料电池，该电池使用储存能量的液化版本。他说，这可以为家庭发电，“没有任何东西会排放到大气中。”

“把它想象成人造木材，”李教授说。

李教授说，他正在开始与对麻省理工学院新工艺感兴趣的商业公司进行讨论。李教授的团队还在探索重工业可能使用该工艺来实现公司二氧化碳减排目标的方法。

那么接下来会发生什么？

“这里存在死亡之谷，”李教授指出，他用科学家经常使用的一个术语来描述将实验室解决方案扩展为商业产品的艰难过程。

“我们需要空间和资金，”他说，“这在大学里不容易做到。”

上个月，李教授的团队在期刊 Cell Reports Physical Science 上发表了一项研究，概述了他们将二氧化碳转化为燃料的高效工艺。

该研究的主要作者 Zhang 说：“多项改进解释了该工艺效率的大大提高。”他说，这提高了二氧化碳利用于长期储能的前景。

李教授说，从二氧化碳中提取的燃料可能比氢气和甲醇更有希望用于发电。李教授说，甲醇是“有毒物质”，其泄漏可能会造成“健康危害”，而氢气可能会从管道和储罐中泄漏，“排除”了长期储存的可能性。