@ 2018.10.04 , 14:00

用二氧化碳制作锂电池

用二氧化碳制作锂电池

每个人都知道当前世界上过多的二氧化碳造成了巨大的问题,但现在有人找到了一种巧妙且具有经济效益的方法来收集二氧化碳,同时可以为未来的电池技术指明方向。

多年来,科学家一直在寻找捕获碳并将其封存到地下甚至海洋中的方法。但是,新的固碳系统可能会比以往的努力方向更具优势。

麻省理工学院的研究人员表示,传统的碳捕获和封存(CCS)系统存在的问题是,虽然它们很好地实现了预定的目标,但为了使系统有效运行,需要注入大量的能量。

2014年的一项研究估计,发电厂运行自身的CCS系统来收集发电过程中产生的温室气体,需要消耗高达30%的发电量,最后,许多此类系统仅将收集到的CO2以固体形式封存,但实际上并未对其进行再利用的打算。

二氧化碳科学的一个独立分支探讨了将这一化学物质转化为可行能量来源的方法。许多研究人员认为这是一种更好的策略,因为它同时向我们回馈了某些东西。

MIT的一支团队开发了一种基于锂的电池系统,该系统直接从发电厂内部吸收二氧化碳,将废蒸汽转化为(二氧化碳负载)电解质——电池的三个主要部分之一。

锂—二氧化碳电池通常需要金属催化剂才能起作用,因为二氧化碳的性质并不活泼。问题是,催化剂可能非常昂贵,并且所涉及的化学反应可能难以控制。

为了解决这个问题,由机械工程师Betar Gallant领导的团队在没有金属催化剂的情况下仅使用碳电极就实现了二氧化碳的电化学转化。

答案是使用液态CO2,将其加入胺溶液中。

“我们第一次向世人展示,这种技术可以提高二氧化碳的活性,从而更轻松地实现电化学过程。”Gallant说,“这两种化学物质——含水胺和非水电池电解质——通常不能一起使用,但我们发现它们的组合引发了新的和有趣的化学行为,可以增加放电电压并允许二氧化碳持续转化。”

到目前为止,还没有做好准备将该研究成果投入到工业生产中,但实验表明,胺技术与其他方法相比更具有竞争力,尽管依然存在着一定的改良空间。

首先,电池寿命目前仅限于10次充放电循环——如果我们要将这种锂电池商业化,则还需要大幅提升其性能。

作者在论文中写道:“未来的挑战将包括开发具有更高胺转化率的系统,以接近长时间放电或长循环寿命,并增加在更高功率下可达到的电容量。”

但是,随着越过每一个小障碍,我们都越来越接近最终的目标——同时更有效地解决环境的问题。

“可被实际使用的锂离子二氧化碳电池还需要几年的时间才能问世。”Gallant解释说,但只要确实存在着将二氧化碳变成电池组件这样的手段,那它就是“极有希望成功的方式”。

研究结果发表在期刊《焦耳》上。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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