捕獲二氧化碳（CO2）是一項令人鼓舞的減緩氣候變化的戰略。這種方法是在二氧化碳進入大氣之前將其封存，但通常需要大量能源和基礎設施。然而，發表在《美國化學學會中心科學》（ACS Central Science）上的一項新研究概述了一種利用電化學電池有效捕獲和釋放二氧化碳的更高效系統。與依賴胺類工藝的傳統系統相比，這一創新技術可在室溫下運行，且能耗更低。

研究人員開發出一種電化學電池，可在室溫下捕獲和釋放二氧化碳，與傳統的胺類系統相比所需的能量更少。新系統採用鉀離子和鋅離子進行了優化，有望應用於工業領域，多次循環後的效率幾乎達到95%。許多行業正在轉向電氣化，以幫助抑制碳排放，但這種技術並不適用於所有行業。例如，二氧化碳是水泥生產過程中的天然副產品，因此本身就是造成排放的主要因素。多餘的氣體可以通過碳捕捉技術捕捉，這種技術通常依靠胺類物質與污染物發生化學鍵合來幫助”洗滌”污染物。但這也需要大量的能源、熱量和工業設備–在此過程中會燃燒更多的化石燃料。碳捕集本身可以通過電化學電池實現電氣化，而這些設備可以由可再生能源提供動力。因此，Fang-Yu Kuo、Sung Eun Jerng 和Betar Gallant 希望開發一種電化學電池，以最小的能量輸入，輕鬆、可逆地捕獲二氧化碳。研究小組首先開發了一種電化學電池，通過在溶於二甲亞砜的液態胺中”擺動”帶正電荷的陽離子，既能捕集又能釋放排放出的碳。當電池放電時，強路易斯陽離子與氨基甲酸相互作用，釋放出二氧化碳並形成氨基甲酸胺。當過程逆轉，電池充電時，陽離子被移除，電池可以捕獲二氧化碳，並在此過程中轉化氨基甲酸。

研究人員利用鉀離子和鋅離子的組合優化了離子擺動過程。在原型電池中，他們使用這兩種離子作為電池陰極和陽極的基礎。與其他基於熱能的電池相比，這種電池所需的能量更少，在初步實驗中與其他電化學電池相比具有競爭力。此外，他們還測試了該裝置的長期穩定性，發現經過多次充電和放電循環後，該裝置仍能保持近95% 的原始容量，這表明該系統是可行的。研究人員說，這項工作表明電化學替代技術是可行的，有助於使連續二氧化碳捕獲-釋放技術在工業應用中更加實用。