科學家利用液態金屬將二氧化碳氣體轉化為固體「煤」

一些科學家認為如果我們要遏制氣候變化的最壞情況，僅僅通過減少未來的二氧化碳排放是不夠的-我們需要捕捉空氣中已經存在的二氧化碳。從空氣中捕獲碳並將其隔離是一種可行的策略，現在科學家已經開發出一種新方法，可以將二氧化碳氣體轉化為固態「煤」，然後將其儲存在地下，甚至將其用於電子元件。

許多項目目前正在嘗試從排放點捕獲碳的新方法。氣體通過金屬有機骨架、多孔粉末、氣泡狀膜或由黏土或咖啡渣製成的材料來吸收。但如何處理捕獲的碳呢？在從這些捕獲材料中提取之後，然後可以將氣體重新用於製造混凝土、碳酸飲料或燃料，或者可以將更多的氣體藏在地下。為了儲存二氧化碳，它通常被壓縮成液體形式或與水結合，然後注入地下深處。據報導，短短兩年內其與玄武岩岩石相互作用並凝固成碳酸鹽礦物。

但是其他研究發現這個過程可能沒有看起來那麼有效。麻省理工學院的一項調查發現，只有一層薄薄的頂層變硬- 下面還是一個很大的氣體袋。這使得它暫時遠離大氣層，但未來可能會洩漏並將其全部釋放回空中。

因此，這項新的研究開始著手將碳固化在地下之前進行固化，使其沒有機會洩漏。該團隊由來自澳大利亞、德國、中國和美國的研究人員組成。

新方法的關鍵是液態金屬催化劑，由鎵合金和鈰組成。研究團隊首先將二氧化碳溶解在含有電解液的燒杯中，然後加入少量液態金屬催化劑。當施加電流時，催化劑化學活化混合物的表面，其緩慢地將二氧化碳轉化成固體碳片。

該催化劑被設計成優良的電導體，並且有效地進行反應。因為它是一種液體，碳片不會黏在它上面，如果它是一種固體催化劑，它們往往會出現這樣的情況。這可以使它運行更長時間而不會結垢。


研究人員表示，這個過程可以在室溫下完成，不同於其他需要高溫的碳轉化過程，那些會消耗大量的能量。該方法同時可以在具有相對便宜和普通設備的實驗室中完成，並且具有小的電源。

「目前為止，二氧化碳僅在極高的溫度下轉化為固體，使其在工業上不可行，」該研究的作者Torben Daeneke表示。「通過使用液態金屬作為催化劑，我們已經證明可以在室溫下將氣體轉化為碳，這是一個高效且可擴展的過程。雖然需要做更多的研究，但這是提供碳固體儲存的關鍵的第一步。」

一旦碳固化，就可以無限期地安全地儲存在地下，而不用擔心它會洩漏回大氣中。但有趣的是，這不是唯一可能的結果。

「該過程的一個附帶好處是碳可以保持電荷，成為一個超級電容器，因此它可能被用作未來車輛的一個組件。」該研究的第一作者Dorna Esrafilzadeh說道。「該工藝還生產合成燃料作為副產品，也可以用於工業應用。」

該技術有很大的潛力幫助從大氣中去除溫室氣體，但與任何這類研究一樣，這還需要進行更多的研究，以確定在工業規模上、從物流和經濟角度來看它的效果如何。