科學(xué)家首次研發(fā)出二氧化碳礦化發(fā)電技術(shù)

    “礦化1噸二氧化碳，能夠產(chǎn)出140度電能，同時(shí)產(chǎn)出1.91噸、價(jià)值人民幣2000元到3000元的碳酸氫鈉。”12月10日，中國(guó)工程院院士、四川大學(xué)校長(zhǎng)謝和平在接受記者采訪時(shí)介紹，其課題組提出了一種利用二氧化碳直接發(fā)電的新礦化反應(yīng)及化學(xué)原理。

    他表示，這是國(guó)際上首次開發(fā)出二氧化碳礦化發(fā)電的CMFC（二氧化碳礦化燃料電池）新方法和技術(shù)，攻克了將二氧化碳作為潛在低位能源來直接發(fā)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(jié)束的APEC會(huì)議上，中美簽署氣候變化聯(lián)合宣言，明確表示中國(guó)的碳排放量將在2030年達(dá)到峰值。

    “利用二氧化碳作為工業(yè)原料進(jìn)行礦化利用制取各種化工產(chǎn)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(zhì)封存也是大規(guī)模處理二氧化碳的策略之一，且已經(jīng)在全球不同地區(qū)均進(jìn)行了示范性研究，但人們更應(yīng)注重對(duì)二氧化碳開發(fā)利用的研究探索。

    記者了解到，所謂“二氧化碳礦化發(fā)電”，就是將二氧化碳礦化過程中產(chǎn)生的化學(xué)能，直接轉(zhuǎn)化成電能。

    目前在謝和平院士課題組的小試實(shí)驗(yàn)中，二氧化碳礦化發(fā)電的CMFC新方法能夠穩(wěn)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(shí)，不同濃度的二氧化碳均可直接進(jìn)行礦化發(fā)電，不需要進(jìn)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(fā)電的CMFC是否能夠直接適用于含氫氧化鈣的工業(yè)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，兩種廢渣都能直接用于二氧化碳礦化發(fā)電，電石渣的反應(yīng)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(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了采用電石渣、有機(jī)廢堿、水泥粉塵以及鋼渣等工業(yè)堿性廢物，作為二氧化碳礦化發(fā)電的原料來穩(wěn)定輸出電能，在利用二氧化碳礦化發(fā)電的的同時(shí)還聯(lián)產(chǎn)高附加值的化工產(chǎn)品碳酸氫鈉，同時(shí)又處理了危害環(huán)境的工業(yè)廢物，形成了一條對(duì)環(huán)境友好的，可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的二氧化碳減排利用新途徑。

    “不過，目前我們僅在小試規(guī)模下證實(shí)了二氧化碳礦化發(fā)電的可行性，為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用，我們還需要作更多的基礎(chǔ)研究探索以及技術(shù)攻關(guān)研究。”謝和平說。

    下一步，課題組將進(jìn)一步提高二氧化碳礦化發(fā)電的功率密度和電能輸出效率；針對(duì)不同礦物的化學(xué)性質(zhì)，探索利用不同礦物進(jìn)行二氧化碳礦化發(fā)電的催化機(jī)理和活化方法；揭示二氧化碳礦化發(fā)電過程中涉及的各種復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)原理及其機(jī)理。

    此外，在技術(shù)攻關(guān)方面，課題組將優(yōu)化實(shí)施二氧化碳礦化發(fā)電的CMFC技術(shù)與裝置的各項(xiàng)參數(shù)及其制造工藝和精度；盡快實(shí)施二氧化碳礦化發(fā)電的中試研究。<