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西湖大學(xué)與哈佛大學(xué)團(tuán)隊(duì)在基于液流電池的電化學(xué)碳捕集研究方面取得進(jìn)展
日期:2023-09-07   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_hudie 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等資助下,西湖大學(xué)王盼團(tuán)隊(duì)與哈佛大學(xué)Michael J. Aziz團(tuán)隊(duì)、國(guó)科大杭州高等研究院季云龍團(tuán)隊(duì)合作,發(fā)展了一類基于吩嗪衍生物水溶性的有機(jī)儲(chǔ)能小分子,利用水系有機(jī)液流電池在充放電過(guò)程中實(shí)現(xiàn)電化學(xué)碳捕集。相關(guān)成果以“基于吩嗪衍生物的液流儲(chǔ)能系統(tǒng)與電化學(xué)二氧化碳捕集(A Phenazine-based High-Capacity and High-Stability Electrochemical CO2Capture Cell with Coupled Electricity Storage)”為題,于2023年8月24日發(fā)表在《自然•能源》(Nature Energy)上。論文鏈接:/articles/s41560-023-01347-z。

水系液流電池儲(chǔ)能技術(shù)以其安全性高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì),成為電力系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一。面對(duì)傳統(tǒng)化石燃料的大量消耗引起的溫室效應(yīng)、氣候變化,在提高清潔能源利用率的同時(shí),二氧化碳的低能耗、高效率捕集是打造碳循環(huán)的重要課題。



圖 二氧化碳捕獲-釋放與液流電池充電-放電過(guò)程

a. 二氧化碳捕獲與能量存儲(chǔ) b. 二氧化碳釋放與能量傳遞過(guò)程

上述團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一類基于吩嗪衍生物的水溶性有機(jī)小分子1,8- ESP(圖),利用其在水系液流電池電化學(xué)儲(chǔ)能,即充-放電中,發(fā)生的質(zhì)子耦合氧化還原反應(yīng),引起水溶液中pH的變化過(guò)程,在儲(chǔ)能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的富集與釋放。該體系具有0.86-1.41 mol/L的二氧化碳捕集容量,其能量成本可低至36 kJ/mol,可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。相較于傳統(tǒng)胺吸收技術(shù),該電化學(xué)過(guò)程能耗低且安全友好。

該工作發(fā)展的以水溶性有機(jī)小分子1,8- ESP為活性物質(zhì)的電池體系,實(shí)現(xiàn)了高容量CO2的高效捕集,并可同時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電能存儲(chǔ)。在未來(lái)應(yīng)用中,企業(yè)能夠根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行儲(chǔ)能與碳捕集的及時(shí)調(diào)整與響應(yīng),來(lái)獲得最大經(jīng)濟(jì)效益,為后續(xù)電化學(xué)介導(dǎo)的CO2捕集技術(shù)提供重要理論參考。

原標(biāo)題:西湖大學(xué)與哈佛大學(xué)團(tuán)隊(duì)在基于液流電池的電化學(xué)碳捕集研究方面取得進(jìn)展
 
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來(lái)源:國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)
 
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