谢和平院士 | 碳中和应以技术为王

2021-9-11 15:47 来源: 中国经济导报

CO2矿化发电与电化学高效捕集:颠覆性的CCUS技术路线


国际上现有的碳减排路线以碳捕捉封存(CCS)技术为主,但该技术成本高,同时存在CO2逃逸风险,而我们国家应该走以CCUS为主的碳减排路线。对此,谢和平院士重点指出,CCUS重点在“U”——将CO2能源化、资源化利用。

该团队早在2009年就率先提出CO2矿化利用的新理念和CO2矿化发电利用的CCUS减排路线:要将CO2作为资源利用,利用CO2输出能源,处理碱性固废,生产高附加值产品。团队从基本的电化学和热力学原理上出发,根据矿化是唯一ΔG<0的CO2利用途径这一特征,首次实现了将CO2矿化反应释放的能量转变为电能的减排技术。经过近几年的摸索和深入开发,所开发的第四代矿化电池技术利用有机质电耦合剂取代贵金属催化反应,将功率密度提升至96.75W/m2,接近现有光伏电池的功率密度,取得了重大的技术突破。

另一方面,如何降低碳捕集技术能耗和成本也是应该关注的重点方向。目前全球CO2捕集技术都是国外技术,主要方法为化学吸附法,其中最成熟、应用最广的是一乙醇胺化学吸附法,但其能耗与成本较高。因此谢和平院士团队首次提出了高效CO2电化学捕集新原理新技术,利用质子耦合电子转移反应(PCET)促进CO2吸收的创新原理,实现高效的CO2电化学捕集。实验室初步结果显示耗能仅为67 kWh/吨,接近理论值,是传统化学吸收法的1/5~1/9。成本约为9.4美元/吨CO2,仅为传统化学吸收法(40美元/吨)的1/4。下一步将开展中试与产业化技术攻关,有望破解现有碳捕集技术无法大规模应用的关键瓶颈——成本与能耗。

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