▲二氧化碳的球棍模型 图片来源：Wikipedia
美国麻省理工学院的研究人员近日开发出一种新的具有应用潜质的膜系统，该系统可将发电厂排放的二氧化碳转化为汽车、卡车和飞机的燃料，或者制成各种产品的化学原料。
麻省理工学院的博士后Xiao-Yu Wu、Ahmed Ghoniem以及机械工程学教授Ronald C. Crane共同开发了这一膜系统。这种膜由镧、钙和氧化铁组成，能“过滤”掉二氧化碳中的一个氧原子，从而生成一氧化碳。
Wu博士说，这种膜具有钙钛矿结构，它有“100%氧选择性”，只允许氧原子通过。氧剥离的过程由高温驱动（990℃），成功的关键在于确保氧原子在与二氧化碳分离的状态下通过膜。要实现以上过程，可以在膜的另一侧（二氧化碳气流对侧）制造真空环境，但需要巨大的能量来维持。研究人员使用氢气或甲烷气流——这些物质极易被氧化，可以在无压力差的条件下吸引氧原子通过膜，来替代真空。这种膜还能防止氧原子回迁重新生成二氧化碳。
确保系统运行的关键是热能，它可由太阳能或废热提供，其中的一部分可直接从发电厂中获取。从本质上讲，该系统能以化学形式储存热能，以便在需要时使用。与许多其它存储方式相比，化学储能具有更高的能量密度。
目前，研究人员正在探索如何进一步提高系统效率，例如替换膜材料，改变表面的几何结构或加入催化剂。他们还致力于将膜集成到反应器中，并将反应器与燃料生产系统有机结合起来。他们也在研究如何将此方法工业化，以及如何根据发电厂的运营成本和效率来对比该方法在碳捕获和碳排放转化的优势。
参考文献：Xiao-Yu Wu et al, H2-assisted CO2 thermochemical reduction onLa0.9Ca0.1FeO3-δ membranes: akinetics study, ChemSusChem (2017). DOI: 10.1002/cssc.201701372
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编译：Coke 编辑：张梦 程建兰
