電化學氫循環優化大幅提升碳捕捉

先前研究表明，電化學氫循環（EHL）是一種深具前景的直接海水捕獲方法，它將pH擺動引起的CO₂釋放與理論上的氫氣自給自足結合在一起。在這項工作中，提出了對 EHL 流動電池進行系統性反應器工程優化的研究，其目標是在保持高捕獲效率的同時，將電化學能耗（EEC）降至最低。在受控條件下使用合成海水，獨立評估了關鍵的反應器參數，包括膜支撐結構、電極間距、膜厚度與配置，以及陽極基材材料。研究發現，藉由中間室支撐結構對膜進行機械穩定，對於穩定運行至關重要；而縮短電極間距和優化膜厚度，則能在不損害捕獲效率的情況下顯著降低電池電壓。透過消除陽極膜並將碳基陽極基材替換為耐腐蝕的鉑塗層鈦氈，實現了進一步的性能提升。總體而言，這些優化在電流密度為20 mA cm⁻²且保持75%以上捕獲效率的情況下，將EEC從205.0 kJ mol⁻¹ CO₂降低至117.3 kJ mol⁻¹ CO₂。這些結果表明，針對反應器層級的設計改進可以實質提升基於 EHL的直接海水捕獲系統的能源效率、耐用性和可擴展性，從而邁向工業可行性。