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甲醇輔助電化學系統突破煙氣碳捕集效率

  • 參考資料日期1: 2026-08-20
  • 參考資料出處1: 生物通

中國北京大學化學與分子工程學院開發出一項適用於煙氣二氧化碳捕獲(CO2CAP)的可擴展零間隙電解槽系統,整合氧還原(ORR)與甲醇氧化(MOR)半反應。該系統以化石燃料(如煤與天然氣)燃燒產生的煙氣為主要目標,克服傳統溫壓擺動技術在溶劑再生階段能耗過高(捕獲每莫耳二氧化碳需耗費 300–700 kJ 再生能量)的缺點,同時突破了傳統電化學介導碳捕獲(EMCC)因化學吸收速率較慢,導致無法連續流動操作的瓶頸。

該CO2CAP裝置採用零間隙膜電極組件配置,陰極與陽極催化劑層(Pt/C)沉積於碳紙氣體擴散層並壓實於陰離子交換膜。裝置能在高達500 mA/cm²的電流密度下運行,捕獲法拉第效率達97.2%,電池電壓低至1.27 V,二氧化碳釋放速率達5 mL·min⁻¹·cm⁻²,純度大於99%;並可在200 mA/cm²下持續運作350小時,展現出極佳的穩定性,以及對一氧化碳與二氧化硫雜質的強效抗(催化劑)中毒能力。

在放大試驗中,25 cm²的CO2CAP裝置峰值電流達10 A,二氧化碳釋放速率約100 mL/min。技術經濟分析顯示,二氧化碳捕獲成本預估為每噸79美元(約新臺幣2528元),與歐洲排放交易體系碳價相當。此外,研究團隊更建立集成的二氧化碳捕獲與利用系統,將捕獲的二氧化碳進一步轉化為一氧化碳,驗證其工業應用潛力。