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2019-11-15充放電之間，也能輕鬆捕獲二氧化碳
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【本刊訊】科學家開發一種能利用充放電去除二氧化碳（CO2）的裝置，且可用於任何濃度的空氣處理，即使目標氣體僅佔大氣中極少的比例，依然有用。
該裝置是一個大型的特化電池，而「過濾」空氣的過程，就是在充／放電之間完成的──當空氣注入並開始充電，空氣中的CO2便會在流經電極時被吸附，而被聚集、濃縮的CO2則於放電時釋出。此外，電極表面塗布著與奈米碳管複合的化合物聚蒽醌（polyanthraquinone），使得它們對CO2有著天然的親和力（natural affinity），讓電池堆（stack）的電極表面在充電時可產生電化學反應；放電時，電極表面便會產生逆反應，期間裝置可提供系統電源外，也可釋出純CO2。
放眼各式碳捕捉與吸附系統，這個新開發的裝置又有什麼過人之處呢？根據ScienceDaily報導，麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology, MIT）博士後研究員沃斯庠（Sahag Voskian）解釋，吸附劑（adsorbent）對CO2的親和力相當兩極，有可能高度親和，也有可能完全沒有，端看裝置處在充電或是放電的狀態。如此極端的親和力表現，幾乎能夠在任何濃度中捕捉CO2，並以載流（carrier stream）的形式輸出。而其它亦可進行碳捕捉的反應，則多涉及額外的化學過程，或需要熱與壓力差等大量的能量輸入，效率較差。
將CO2補捉出來後，便可連結其它系統做更便利的應用。假設今天人們想將飲料碳酸化，只需將一般或任何含有CO2的氣流導入，就可以得到純CO2氣體，用來讓飲料起泡。而經營溫室的農人，也能透過這樣的裝備，更輕鬆地將CO2餵養給植物。更棒的是，這套系統也能減少人類對化石燃料的需求，甚至能將捕捉到的CO2壓縮並注入到地下處理，或透過一系列化學／電化學過程來把它們都轉換為燃料。
在發電廠中，也可將兩個電化學電池堆並行運作，第一個裝置處理完畢後排放給第二個裝置，在充放電之間便能將廢氣處理完畢。研究者也在報導中分享，經實驗室證實，此系統可在承受至少七千次的充放電循環後，僅損失30%的效能，並預估最終的成果可達到兩萬至五萬的循環數。
至於電極本身，時至今日已能在實驗室以標準化的方法製造出來，且經調整後，還可用類似印製報紙的滾對軸（roll-to-roll）加工進行大量製造。沃斯庠向ScienceDaily透露，這個生產技術相當具有成本效益，估計每平方公尺的電池只需花費數十美元就行了。而所捕捉到的CO2，每公噸也只消耗掉十億焦耳（gigajoule），與其它功能相似的技術相比，效益好很多。目前，研究團隊正籌組一家名為Verdox的公司，企圖將生產過程商業化，盼能在接下來的幾年完成實驗性的工作、擴大產出。
延伸閱讀
Sahag Voskian and T. Alan Hatton, Faradaic electro- swing reactive adsorption for CO2 capture, Energy & Environmental Science, 2019.