纳米过滤技术提升碳捕获效率六倍

法国及欧洲地区在碳中和领域持续投入巨资，推动碳捕获与封存（ccs）技术的商业化落地。近日，麻省理工学院（mit）研究团队在《acs能源快报》发表突破性成果，利用专用纳米过滤系统，成功将二氧化碳的电化学捕获与释放效率提升近6倍，同时降低至少20%的成本，为碳捕获技术的规模化应用开辟新路径。

传统电化学碳捕获系统多依赖氢氧化物化合物，其能与空气中的二氧化碳结合生成碳酸盐，再通过酸碱反应释放纯二氧化碳。然而，该过程存在天然矛盾：高效捕获需高浓度氢氧根离子，而高效释放需高浓度碳酸根离子，两者难以在同一液体体系中兼得。正如mit机械工程系教授克里帕·瓦拉纳西所言，"现有系统如同在走钢丝，优化一步必牺牲另一步"。

研究团队创新性地引入纳米过滤环节，在捕获与释放之间增设离子分离步骤。该纳米膜能根据电荷差异精准分离一价氢氧根离子与二价碳酸根离子，分离效率高达95%。分离后的离子分别回流至对应反应阶段，使系统两端均能运行在效率点。实验数据显示，新系统不仅效率提升6倍，且对溶液离子浓度波动具有更强鲁棒性，运行稳定性显著优于传统方案。

经济模型分析表明，该技术将碳捕获成本从传统工艺的600美元/吨降至450美元/吨。瓦拉纳西团队进一步指出，该方案不仅适用于直接空气捕获系统，还可适配电厂等排放源，并可通过优化溶液配方提升安全性。团队计划未来将成本进一步压降至200美元/吨，并探索与现有设施的兼容性改造。

对中国而言，随着"双碳"目标推进，碳捕获技术正从实验室走向产业化，此项突破为国内企业提供了技术升级新方向，尤其在降低运营成本与提升系统稳定性方面具有重要参考价值。