Capturing carbon dioxide from air with charged-sorbents

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作者
Huaiguang Li,Mary E. Zick,Teedhat Trisukhon,Matteo Signorile,Xinyu Liu,Helen Eastmond,Shivani Sharma,Tristan Spreng,Jack A. Taylor,Jamie W. Gittins,Cavan Farrow,Seng Lim,Valentina Crocellà,Phillip J. Milner,Alexander C. Forse
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:630 (8017): 654-659 被引量:39
标识
DOI:10.1038/s41586-024-07449-2
摘要

Abstract Emissions reduction and greenhouse gas removal from the atmosphere are both necessary to achieve net-zero emissions and limit climate change 1 . There is thus a need for improved sorbents for the capture of carbon dioxide from the atmosphere, a process known as direct air capture. In particular, low-cost materials that can be regenerated at low temperatures would overcome the limitations of current technologies. In this work, we introduce a new class of designer sorbent materials known as ‘charged-sorbents’. These materials are prepared through a battery-like charging process that accumulates ions in the pores of low-cost activated carbons, with the inserted ions then serving as sites for carbon dioxide adsorption. We use our charging process to accumulate reactive hydroxide ions in the pores of a carbon electrode, and find that the resulting sorbent material can rapidly capture carbon dioxide from ambient air by means of (bi)carbonate formation. Unlike traditional bulk carbonates, charged-sorbent regeneration can be achieved at low temperatures (90–100 °C) and the sorbent’s conductive nature permits direct Joule heating regeneration 2,3 using renewable electricity. Given their highly tailorable pore environments and low cost, we anticipate that charged-sorbents will find numerous potential applications in chemical separations, catalysis and beyond.
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