科學家首次研發出二氧化碳礦化發電技術

    “礦化1噸二氧化碳，能夠產出140度電能，同時產出1.91噸、價值人民幣2000元到3000元的碳酸氫鈉。”12月10日，中國工程院院士、四川大學校長謝和平在接受記者采訪時介紹，其課題組提出了一種利用二氧化碳直接發電的新礦化反應及化學原理。

    他表示，這是國際上首次開發出二氧化碳礦化發電的CMFC（二氧化碳礦化燃料電池）新方法和技術，攻克了將二氧化碳作為潛在低位能源來直接發電的世界性難題。

    如今，人類能源需求與二氧化碳減排的矛盾，成為全球性難題。在剛剛結束的APEC會議上，中美簽署氣候變化聯合宣言，明確表示中國的碳排放量將在2030年達到峰值。

    “利用二氧化碳作為工業原料進行礦化利用制取各種化工產品，是二氧化碳減排的一種新策略。”謝和平表示，盡管此前，地質封存也是大規模處理二氧化碳的策略之一，且已經在全球不同地區均進行了示范性研究，但人們更應注重對二氧化碳開發利用的研究探索。

    記者了解到，所謂“二氧化碳礦化發電”，就是將二氧化碳礦化過程中產生的化學能，直接轉化成電能。

    目前在謝和平院士課題組的小試實驗中，二氧化碳礦化發電的CMFC新方法能夠穩定輸出電能，最大輸出功率為5.5瓦/平方米，高于部分生物燃料電池0.01～0.530瓦/平方米，最大輸出電壓為0.452 伏；與此同時，不同濃度的二氧化碳均可直接進行礦化發電，不需要進行二氧化碳捕捉過程。

    謝和平介紹，為了研究二氧化碳礦化發電的CMFC是否能夠直接適用于含氫氧化鈣的工業固廢，課題組還直接利用工廠排放的廢棄電石渣和窯灰作為原料，進行實驗。結果表明，兩種廢渣都能直接用于二氧化碳礦化發電，電石渣的反應活性與分析純的氫氧化鈣非常接近。

    謝和平介紹說，課題組目前已經成功實現了采用電石渣、有機廢堿、水泥粉塵以及鋼渣等工業堿性廢物，作為二氧化碳礦化發電的原料來穩定輸出電能，在利用二氧化碳礦化發電的的同時還聯產高附加值的化工產品碳酸氫鈉，同時又處理了危害環境的工業廢物，形成了一條對環境友好的，可持續循環經濟發展的二氧化碳減排利用新途徑。

    “不過，目前我們僅在小試規模下證實了二氧化碳礦化發電的可行性，為了進一步實現該技術的工業化應用，我們還需要作更多的基礎研究探索以及技術攻關研究。”謝和平說。

    下一步，課題組將進一步提高二氧化碳礦化發電的功率密度和電能輸出效率；針對不同礦物的化學性質，探索利用不同礦物進行二氧化碳礦化發電的催化機理和活化方法；揭示二氧化碳礦化發電過程中涉及的各種復雜化學反應原理及其機理。

    此外，在技術攻關方面，課題組將優化實施二氧化碳礦化發電的CMFC技術與裝置的各項參數及其制造工藝和精度；盡快實施二氧化碳礦化發電的中試研究。<