用二氧化碳製作鋰電池

每個人都知道當前世界上過多的二氧化碳造成了巨大的問題，但現在有人找到了一種巧妙且具有經濟效益的方法來收集二氧化碳，同時可以為未來的電池技術指明方向。

多年來，科學家一直在尋找捕獲碳並將其封存到地下甚至海洋中的方法。但是，新的固碳系統可能會比以往的努力方向更具優勢。

麻省理工學院的研究人員表示，傳統的碳捕獲和封存(CCS)系統存在的問題是，雖然它們很好地實現了預定的目標，但為了使系統有效運行，需要注入大量的能量。

2014年的一項研究估計，發電廠運行自身的CCS系統來收集發電過程中產生的溫室氣體，需要消耗高達30％的發電量，最後，許多此類系統僅將收集到的CO2以固體形式封存，但實際上並未對其進行再利用的打算。

二氧化碳科學的一個獨立分支探討了將這一化學物質轉化為可行能量來源的方法。許多研究人員認為這是一種更好的策略，因為它同時向我們回饋了某些東西。

MIT的一支團隊開發了一種基於鋰的電池系統，該系統直接從發電廠內部吸收二氧化碳，將廢蒸汽轉化為(二氧化碳負載)電解質——電池的三個主要部分之一。

鋰—二氧化碳電池通常需要金屬催化劑才能起作用，因為二氧化碳的性質並不活潑。問題是，催化劑可能非常昂貴，並且所涉及的化學反應可能難以控制。

為了解決這個問題，由機械工程師Betar Gallant領導的團隊在沒有金屬催化劑的情況下僅使用碳電極就實現了二氧化碳的電化學轉化。

答案是使用液態CO2，將其加入胺溶液中。

「我們第一次向世人展示，這種技術可以提高二氧化碳的活性，從而更輕鬆地實現電化學過程。」Gallant說，「這兩種化學物質——含水胺和非水電池電解質——通常不能一起使用，但我們發現它們的組合引發了新的和有趣的化學行為，可以增加放電電壓並允許二氧化碳持續轉化。」

到目前為止，還沒有做好準備將該研究成果投入到工業生產中，但實驗表明，胺技術與其他方法相比更具有競爭力，儘管依然存在著一定的改良空間。

首先，電池壽命目前僅限於10次充放電循環——如果我們要將這種鋰電池商業化，則還需要大幅提升其性能。

作者在論文中寫道：「未來的挑戰將包括開發具有更高胺轉化率的系統，以接近長時間放電或長循環壽命，並增加在更高功率下可達到的電容量。」

但是，隨著越過每一個小障礙，我們都越來越接近最終的目標——同時更有效地解決環境的問題。

「可被實際使用的鋰離子二氧化碳電池還需要幾年的時間才能問世。」Gallant解釋說，但只要確實存在著將二氧化碳變成電池組件這樣的手段，那它就是「極有希望成功的方式」。

研究結果發表在期刊《焦耳》上。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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