充電時可吸收二氧化碳之超級電容器

 

刊登日期:2022/8/11
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英國劍橋大學設計了一項能以低成本且有效率地吸附並儲存空氣中二氧化碳之超級電容器(Supercapacitor),成功地提高了二氧化碳的捕獲能力。劍橋大學發現,雖然超級電容器在充電過程中可選擇性地吸附二氧化碳,在放電時控制二氧化碳釋出,若透過調整充電中的電壓負載模式,將能擴大二氧化碳的捕獲容量。相較於既有透過胺加熱過程的二氧化碳吸附方法,新技術的耗能更少且耐久性比現有電池更為優異。新超級電容器的特點在於使用了環境負荷小、廉價且豐富存在的材料製作電極與電解質,將可望成為解決氣候變化問題的解決方案之一。
 
超級電容器中為了增加電極表面積而使用多孔質活性碳,由於在充放電之際電子交換的同時吸附脫離二氧化碳,因此近年來使用超級電容器的碳分離與固定技術(Supercapacitive Swing Adsorption;SSA)日漸受矚目。然而SSA技術目前仍有二氧化碳捕獲能力相對較小,以及對於二氧化碳分子的吸附機制尚未有完整的理解,以致於技術優化沒有進展等課題有待解決。
 
劍橋大學利用捕捉氣體吸附現象的壓力感測器,設計了一項可同時測量超級電容器中電化學反應與二氧化碳氣體吸附現象的裝置,並詳細分析了充電過程中電壓負載模式對於SSA性能的影響。研究結果發現,二氧化碳捕獲能力可透過延長充電時間,花時間讓負電壓與正電壓交互負載等新的充電模式,促使二氧化碳捕獲能力增至2倍。
 
劍橋大學開發的SSA僅透過電極之間的電子交換即可實現二氧化碳氣體的吸附與脫離,因此相較於需要加熱或高壓負載的胺加熱製程等碳分離固定技術,能耗更低。且與現有利用化學反應的充電電池相比,新開發的SSA具有更好的耐用性與更長的產品壽命。此外,活性碳電極可取自廢椰殼,且電解液與海水基本相同,因此此項技術亦具有環境負荷小、價格低廉且原料豐富等特性。

資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/220711_low-cost-battery.html
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