未來能源，二氧化碳也“帶電”

未來能源，什么最值得人類考慮和發(fā)展？

第二次工業(yè)革命之后，世界能源需求急劇上升。全球能源發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查顯示，近20年來世界能源總體上形成了煤炭、石油、天然氣三分天下，清潔能源快速發(fā)展的新格局。在世界經(jīng)濟迅速增長的時代，全球能源資源被迅速消耗。作為新能源代表的太陽能、風能、水能和核能等，由于受到季節(jié)光照時長不一、地理位置要求高、容易造成核污染等原因，并未被實施最廣泛的應用。由此可見，發(fā)展一種新的清潔能源迫在眉睫。同時，由于化石燃料的大量燃燒，大量的二氧化碳被排放到大氣環(huán)境中，造成了溫室效應等嚴重問題。因此，研發(fā)能夠有效地將二氧化碳轉(zhuǎn)化為其他更具價值的物質(zhì)的方法，成為當下學界研究的重中之重。然而，是否有一種方法或裝置能夠在減少二氧化碳的同時，作為一種新能源的替代品為人類的生產(chǎn)生活提供能源呢？

2022年6月，意大利Energy Dome公司宣布在撒丁島建造了一種能夠利用二氧化碳進行閉環(huán)充放電的新型電池設施。這一裝置可以實現(xiàn)在電力需求低時（如深夜等）將剩余電量儲存在電容器中，并在用電高峰時釋放電力的供電機制?，F(xiàn)在，讓我們一起走近這個“二氧化碳電池”，看看它是如何工作的。

裝置的右側(cè)是一個大型半球形裝置，用于儲存氣態(tài)的二氧化碳。用電低谷時剩余的電能可以調(diào)整裝置內(nèi)的壓力大小，從而將二氧化碳從氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)并儲存起來。而當需要電力時，裝置將液態(tài)的二氧化碳加熱到沸騰以生成氣態(tài)的二氧化碳，從而驅(qū)動汽輪機發(fā)電。根據(jù)固液氣相互轉(zhuǎn)化規(guī)律，氣態(tài)二氧化碳轉(zhuǎn)化為液體時會放出大量的熱能。液化氣體所產(chǎn)生的熱量可以通過熱能回收裝置回收，并再次用于液態(tài)二氧化碳的氣化、儲存及使用。此外，作為一種閉環(huán)機制，它能夠讓最初進入系統(tǒng)的二氧化碳進行循環(huán)轉(zhuǎn)化，而不再釋放到大氣中，避免大氣環(huán)境被再污染。

在當前幾種二氧化碳回收利用的捕集方法中，CCUS是應對全球氣候變化的關鍵技術之一，受到世界各國的高度重視，在CO2驅(qū)油等方面取得進展，但想形成產(chǎn)業(yè)化還存在困難。如果能直接使用空氣，將大幅改進該裝置的效率，豐富應用場景。但由于該方法儲能原理特殊，如果將空氣液化，那么其-190℃的極低溫度必然會使儲存條件變得更加嚴苛，并且之后的汽化環(huán)節(jié)會受到相應的限制。同時，選擇二氧化碳電池還能夠避免使用鋰等稀有金屬，從而避免如鋰電池等帶來的重金屬污染問題。

這種新型的“二氧化碳電池”僅僅是邁向再生能源世界大門的第一步。近期的研究中，我國科學家已經(jīng)能夠成功地將二氧化碳轉(zhuǎn)化為石油、葡萄糖等產(chǎn)物，再將這些產(chǎn)品用于日常的生產(chǎn)生活，為未來綠色生活奠定了技術基礎。新的技術需要一代又一代科學家的辛勤耕耘，而一代又一代心懷低碳可持續(xù)夢想的青年將在今天堅定向前，為世界低碳助力！

張育新（1978—），男，漢族單 位：重慶大學職務職稱：重慶大學研究生院副院長，教授研究方向：硅藻新材料的制備與應用

王燦（2003—），男，漢族單 位：重慶大學材料科學與工程學院研究方向：材料創(chuàng)新設計與創(chuàng)新思維方法

張翔（1987—），男，漢族單 位：重慶大學職務職稱：重慶大學本科生院學生創(chuàng)新管理辦公室主任，助理研究員研究方向：科學傳播及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育