近日，香港中文大学（深圳）理工学院教授李怀光与剑桥大学教授Alexander C. Forse的研究团队在国际顶级学术期刊《Nature》上发表了关于碳捕集技术的最新研究成果——“Capturing carbon dioxide from air with charged sorbents”。
这一创新性的成果提出并验证了吸附材料合成的新路径，不仅为应对全球气候变化提供了强有力的技术支持，也为实现碳中和目标开辟了新路径。
11天测试，100%稳定吸附
近年来，全球气候变化问题日益严峻，温室气体排放被认为是主要原因之一。为了实现碳中和和应对气候变化，各国正在大力发展清洁能源，但化石燃料在短期内仍难以完全替代。因此，如何有效降低碳排放，成为当前能源领域面临的重大挑战。在这种背景下，碳捕集技术得到了广泛关注和研究。
碳捕集技术，是指从各种排放源捕获并分离二氧化碳，并将其永久储存或循环利用的一系列技术措施。但是，传统采用碱性溶液（例如氢氧化钾、氢氧化钙等）作为吸附剂的碳捕集方法，存在能耗高、运行成本大等瓶颈问题。
如何降低捕集能耗是目前高性能吸附材料研发的关键。
李怀光与剑桥大学团队通过跨学科合作，成功开发出一种名为“带电吸附剂”的新型材料，该材料利用电化学技术，在低成本活性碳的孔隙中积聚大量活性氢氧根离子，从而实现对空气中二氧化碳的高效捕获。这一创新设计不仅显著提高了吸附容量和效率，更重要的是，带电吸附剂在脱附过程中无需高温条件，仅需在90-100℃下即可完成，大大降低了能耗。
研究数据显示，带电吸附剂（PCS-OH）的吸附热高达137 kJ mol⁻¹，对二氧化碳表现出极强的亲和力，能够在极短时间内将空气中的二氧化碳浓度大幅降低。同时，该材料在连续11天的测试中表现出100%的吸附稳定性，即便在14个月后，其性能也仅下降8%，展现出极高的应用潜力。
带电吸附剂的二氧化碳吸附性能。
效率高、能耗低，应用前景广
值得一提的是，带电吸附剂具备良好的导电性，可直接利用可再生能源进行原位焦耳加热脱附，实现了能源的高效利用。固态核磁测试结果表明，焦耳加热能在极短时间内将材料加热至90℃，实现二氧化碳的完全脱附，这一技术不仅效率高，而且能耗更低，为可再生能源在碳捕集技术中的应用提供了新思路。
“带电吸附剂的开发不仅是对传统碳捕集技术的一次重大突破，更为我们实现碳中和目标提供了强有力的技术支撑。其广泛的应用前景和低成本优势，将推动碳捕集技术在全球范围内的普及和应用。”李怀光在接受读特新闻记者采访时表示。
据李怀光介绍，带电吸附剂所采用的原材料来源广泛、易于获取，具备广阔的应用前景。从应用角度来看，除了二氧化碳捕集之外，带电吸附剂的结构多样性将为其他领域的新材料设计提供思路。同时，带电吸附剂良好的导电性与焦耳热再生技术的耦合，为可再生能源电力在直接空气碳捕获技术中的应用提供了极大的便利。
深圳科研沃土助力“碳索"碳中和新时代
在深圳这片充满活力与创新的热土上，谈及人才环境与人才政策时，作为“鹏城优才卡”持有者，李怀光深有感悟。
据介绍，此项研究得到了深圳市环境材料与再生能源重点实验室、广东省人才计划引进创新科研团队-基于高效光催化的氢能应用基础研究等项目的鼎力支持。“这些平台与资源的汇聚，为科研探索提供了肥沃的土壤和强大的动力。”李怀光表示。
李怀光强调，文章顺利发表是一个好的开端。接下来，团队成员们将着手解决如何把实验室技术转移到大规模工业生产，以及在成本、可靠性、能耗等方面进一步优化的诸多问题。他相信，通过持续的创新和努力，这项技术能够成为应对气候变化，实现双碳目标的又一把利器。
深圳，这座梦想之城，正以其独特的人才魅力和科研实力，引领着绿色能源与可持续发展的新风尚。