韩国国内研究团队开发出一项仅依靠电力供应即可从空气中去除二氧化碳(捕集纯度在95%以上)的技术。


二氧化碳浓度上升会提高地球平均气温,被指是引发极端气象现象、海平面上升和生态系统破坏等严重环境问题的主要原因。若将研究团队开发的技术应用于以二氧化碳为基础的燃料及化学产品生产等领域,有望在一定程度上缓解上述问题。


KAIST表示,生物化学工程系教授 Ko Dongyeon 研究团队成功开发并实现了仅依靠纯电力运行、可去除空气中二氧化碳的碳捕集器,并将其推向商业化。相关消息于29日公布。


KAIST生物化学工程系教授 Ko Dongyeon(左),博士研究生研究员 Kim Namgyu(右)。KAIST提供

KAIST生物化学工程系教授 Ko Dongyeon(左),博士研究生研究员 Kim Namgyu(右)。KAIST提供

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研究团队自主开发出一种技术,使电加热源与二氧化碳吸附剂可以同时大规模生产,并据此构建了台架规模的直接空气捕集系统。


该技术最大特点是在无需外部热能供给的情况下,仅依靠纯电力即可驱动。更重要的是,研究团队预计,由于所开发的空气捕集系统体积非常小,有望突破既有碳捕集器可适用领域的限制。


要将从空气中捕集极微量(0.04%)二氧化碳的技术,从技术水平的低端提升到高端(从实验室阶段)并扩展到商业化规模,一直被视为极为困难的任务。


这是因为,为了有效捕集大气中低浓度二氧化碳,需要效率极高的吸附剂;为了以经济、高效的方式分离已捕集的二氧化碳,需要配备相应系统;而要在大规模条件下实现整个过程,则必须保证工艺的稳定性和一致性。


为满足这些条件,研究团队开发了集成电加热源的吸附剂及系统,从而最大化提升二氧化碳捕集器的性能。


在此过程中,吸附剂可实现大规模生产,并通过提供较大的比表面积,使其能够更高效地吸附二氧化碳。同时还实现了快速吸附与脱附速度,并在反复使用的情况下仍保持结构稳定性,变形较小。


研究团队开发的碳捕集器,先利用高性能吸附材料吸附二氧化碳,再利用由电力驱动的加热源产生的热量提取二氧化碳,因此具有较高的能源效率,并可实现精确的温度控制。


尤其是,该系统的能源效率高到仅依靠可再生能源也能运行。这使其可以部署在所有能够获得电力的地理环境中,也就是说,可在各种地点开展二氧化碳捕集。


按照研究团队目前开发的技术,在实验室条件下每天可处理1至3千克二氧化碳。但今后有望将日捕集量提升至1吨以上,从而也能部署到大型生产场所。研究团队表示,通过这一方式,该技术不仅可用于捕集大气中的二氧化碳,还可面向火力发电厂、水泥工厂、钢铁工厂等大规模二氧化碳排放源发挥重要作用。


本次研究在 Saudi Aramco-KAIST 二氧化碳研究中心的支持下完成。通过研究开发的技术,正由博士课程研究员 Kim Kyunam 创办的学生创业公司 Sove 推进商业化进程。



博士课程研究员 Kim Kyunam 表示:“本次研究是朝着解决大气污染问题更进一步的重要成果。今后我们也将通过持续研究不断完善技术,并努力提高其在实际产业现场得以应用的可能性。”


本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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