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馮憲平/倪萌ACS Energy Lett.: 用于廢物-能量轉(zhuǎn)換的熱再生CO2誘導(dǎo)pH梯度電池

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馮憲平/倪萌ACS Energy Lett.: 用于廢物-能量轉(zhuǎn)換的熱再生CO2誘導(dǎo)pH梯度電池
目前的一次能源發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生了大量的廢二氧化碳和低品位熱量，對全球氣候和環(huán)境產(chǎn)生了嚴重的負面影響，而當(dāng)前的碳捕集和存儲技術(shù)(CCS)需要外部輸入能量或質(zhì)量來提取和存儲未有效利用的廢物。
馮憲平/倪萌ACS Energy Lett.: 用于廢物-能量轉(zhuǎn)換的熱再生CO2誘導(dǎo)pH梯度電池
在此，香港大學(xué)馮憲平教授和香港理工大學(xué)倪萌教授等人提出了一種熱再生CO2誘導(dǎo)pH梯度電池(TRCPC)，可以同時利用CO2 和低品位熱量實現(xiàn)廢物-電能轉(zhuǎn)化。
該電池通過在碳酸鹽基吸收劑中使用pH敏感電極而設(shè)計，CO2被對稱電解質(zhì)的一側(cè)吸收并引起電池pH值的變化從而產(chǎn)生電壓，達到0.578 Wm-2的峰值功率密度，放電時間是之前報道的10倍以上。排放后，系統(tǒng)可以使用低品位熱量進行再生，而CO2則可以存儲和運輸。
馮憲平/倪萌ACS Energy Lett.: 用于廢物-能量轉(zhuǎn)換的熱再生CO2誘導(dǎo)pH梯度電池
圖1. 單個電池中的充放電循環(huán)
最后，當(dāng)通過控制工作條件（例如流速、膜和管道直徑）進一步改進時，概念驗證演示顯示出在大規(guī)模應(yīng)用中的應(yīng)用潛力。
假設(shè)一個電廠每年排放2000萬噸CO2，一個 TRCPC 循環(huán)可產(chǎn)生9.8 GW h的電力。該研究提出了一種具有經(jīng)濟和環(huán)境效益的有前景的方法，可在進一步儲存CO2之前將CO2和廢熱轉(zhuǎn)化為電能。
馮憲平/倪萌ACS Energy Lett.: 用于廢物-能量轉(zhuǎn)換的熱再生CO2誘導(dǎo)pH梯度電池
圖2. 低品位熱量再生電解液及概念驗證
Thermally Regenerative CO2-Induced pH-Gradient Cell for Waste-to-Energy Conversion, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01000

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