基于氢的电化学系统，用于从空气中去除二氧化碳

来自特拉华大学（UD）找到了一种使用氢运行的独特电化学系统有效地从空气中有效捕获99％二氧化碳的方法。

这是二氧化碳捕获的主要进展，可以为更具商业环保的燃料电池铺平道路。由UD教授Yushan Yan领导的研究团队在自然能量（2月3日^路问题）。

改变游戏燃料电池效率的技术

燃料电池通过将燃料化学能直接变成电力来运行。它们可以用于混合或零排放车辆的运输部门。

亨利·贝林·杜邦化学和生物分子工程主席Yan已经参与了一段时间，以增强氢氧化物交换膜（HEM）燃料电池，这是一种经济高效且环境友好的替代品，用于采用的传统酸性燃料电池现在。

但是下摆燃料电池的局限性阻碍了他们的进度 - 它们对空气中的二氧化碳高度敏感。用更简单的话来说，二氧化碳阻碍了呼吸的下摆燃料电池。

这个缺陷迅速将燃料电池的效率和性能降低了近20％，使燃料电池与汽油发动机相同。Yan的研究团队已经为这项二氧化碳挑战寻求解决方法已有15年以上。

在过去的几年中，科学家了解这种缺点实际上可能是解决二氧化碳的解决方案。

一旦我们挖掘出该机制，我们就意识到燃料电池几乎捕获了几乎所有进入它们的二氧化碳，他们真的很擅长将其分开到另一侧。

特拉华大学化学与生物分子工程研究首席作者兼研究首席作者兼助理教授Brian Setzler

虽然这对于燃料电池不可行，但研究人员知道他们是否可以在燃料电池堆栈上游的单独设备中利用这种不可或缺的“自动式”过程，他们可以将其转换为二氧化碳分离器。

“事实证明，我们的方法非常有效。如果我们具有正确的设计和正确的配置，我们可以在一个通行证中捕获99％的二氧化碳。”YAN说。

那么，这是如何实现的？

他们发现了一种在分离膜内植入电化学技术的电源的方法。该方法需要在内部短路该设备。

这是有风险的，但是我们设法通过氢控制了这种短路的燃料电池。通过使用这种内部电短膜，我们能够摆脱笨重的组件，例如双极板，电流收集器或通常在燃料电池堆中发现的任何电线。

lin Shi，Yan Group学习的首席作者兼博士候选人

这为研究团队提供了一种电化学装置，该设备类似于用于分离气体的标准过滤膜，但由于不间断地将少量的二氧化碳从空气中捡起，例如更复杂的电化学系统。

简而言之，将设备的电线植入膜中形成了捷径，使二氧化碳颗粒更容易从一侧移动到另一侧。欧洲杯猜球平台它还使团队能够建造一个紧凑的螺旋模块，该模块具有较大的表面积。

换句话说，他们目前有一个较小的包装，一次可以一次过滤更多的空气，使其有效，并且对于燃料电池的应用也很经济。同时，更少的零件意味着成本较小，更值得注意的是，为市场毫不费力地扩大规模而提供了一种手段。

研究团队的结果表明，一个尺寸为2英寸乘2英寸的电化学细胞可能会不断消除空气中发现的二氧化碳的99％，每分钟大约两升。

科学家解释说，早期的螺旋装置模型大约是12盎司苏打罐的大小，能够每分钟过滤10升空气并消除98％的二氧化碳。

该设备专为汽车应用而设计，大约是一加仑牛奶的大小，Setzer描述了，但该设备也可以用来消除其他地方的二氧化碳。例如，UD专注的技术可以使潜艇或航天器中的较轻，更有效的二氧化碳消除设备在连续过滤非常重要的情况下更为重要。

我们对长期路线图有一些想法，可以真正帮助我们到达那里。

特拉华大学化学与生物分子工程研究首席作者兼研究首席作者兼助理教授Brian Setzler

据SHI称，由于电化学设备是由氢气驱动的，随着氢经济的发展，这种电化学装置也可以用于建筑物和飞机中，这些建筑物和飞机首选为节能措施。

在他的论文辩护之后，Shi将与由Yan创立的UD衍生公司Versogen合作，以继续对可持续绿色氢进行研究。

YAN实验室的文章合着者包括联合第一作者兼研究合伙人Yun Zhao，他从事测试设备至关重要的实验工作，Stephanie Matz，他是一名博士生，他处理了螺旋模块的设计和制造，他是螺旋模块的设计和制造以及UD的化学和生物分子工程兼职教授Shimshon Gottesfeld。

戈特斯菲尔德（Gottesfeld）是2019年项目的首席研究员，得到了高级研究项目局 - 能源（ARPA-E）的经济支持，这导致了调查结果。

期刊参考：

Shi，L。，等。（2022）由氢供电以除去CO的短膜电化学电池₂从氢氧化物交换膜燃料电池的空气饲料中。自然能量。doi.org/10.6084/m9.figshare.16744258。

资源：https://www.udel.edu