冯宪平/倪萌ACS Energy Lett.: 用于废物-能量转换的热再生CO2诱导pH梯度电池

2023年10月26日上午10:59 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 13

目前的一次能源发电系统产生了大量的废二氧化碳和低品位热量，对全球气候和环境产生了严重的负面影响，而当前的碳捕集和存储技术(CCS)需要外部输入能量或质量来提取和存储未有效利用的废物。

在此，香港大学冯宪平教授和香港理工大学倪萌教授等人提出了一种热再生CO₂诱导pH梯度电池(TRCPC)，可以同时利用CO₂ 和低品位热量实现废物-电能转化。

该电池通过在碳酸盐基吸收剂中使用pH敏感电极而设计，CO₂被对称电解质的一侧吸收并引起电池pH值的变化从而产生电压，达到0.578 Wm^-2的峰值功率密度，放电时间是之前报道的10倍以上。排放后，系统可以使用低品位热量进行再生，而CO₂则可以存储和运输。

图1. 单个电池中的充放电循环

最后，当通过控制工作条件（例如流速、膜和管道直径）进一步改进时，概念验证演示显示出在大规模应用中的应用潜力。

假设一个电厂每年排放2000万吨CO₂，一个 TRCPC 循环可产生9.8 GW h的电力。该研究提出了一种具有经济和环境效益的有前景的方法，可在进一步储存CO₂之前将CO₂和废热转化为电能。

图2. 低品位热量再生电解液及概念验证

Thermally Regenerative CO₂-Induced pH-Gradient Cell for Waste-to-Energy Conversion, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01000

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