目前的一次能源发电系统产生了大量的废二氧化碳和低品位热量，对全球气候和环境产生了严重的负面影响。目前的碳捕获和存储技术(CCS)需要外部输入能量或质量来提取和存储没有有效利用的废物。

有鉴于此，香港理工大学倪萌教授和香港大学冯宪平教授等人，提出了一种热再生CO₂诱导 pH梯度电池(TRCPC)，它同时利用 CO₂ 和低品位热量用于废物-电能转化。

本文要点

1）提出了一种新的低品位热再生二氧化碳诱导 pH 梯度电池（TRCPC）来回收二氧化碳，从而产生持久的电力。它是通过在碳酸盐基吸收剂中使用 pH 敏感电极而设计的，具有独特的优势，包括低成本和无毒，并且可以通过使用低品位的热再生，以允许系统循环。

2）具有两个 MnO₂/MnOOH 电极的对称电池，首先填充了0.5 M碳酸钠(Na₂CO₃)，用于阳极电解液和阴极电解液。当 CO₂ 流入阴极电解液时，部分 Na₂CO₃ 吸收 CO₂ 并变成碳酸氢钠 (NaHCO₃)，从而在阳极电解液和阴极电解液之间建立 pH 差，从而通过两个 pH 敏感的 MnO₂/MnOOH 电极建立电位差。放电时，阴极电解液中的质子嵌入二氧化锰中，而阳极经历逆反应。在此过程中，pH 梯度逐渐降低，直到达到 CO₂ 饱和状态。之后，NaHCO₃ 可以热再生为Na₂CO₃；然后可以进一步储存 CO₂。

3）CO₂ 被对称电解质的一侧吸收并引起电池 pH 值的变化，从而产生电压，达到 0.578 Wm^-2 的峰值功率密度，放电时间较长，是之前报道的10倍以上。排放后，系统可以使用低品位热量进行再生，而 CO₂ 则可以存储和运输。

总之，该工作提出了一种具有经济和环境效益的有前途的方法，可以在进一步储存二氧化碳之前将二氧化碳和废热转化为电能。

参考文献：

Chun Cheng et al. Thermally Regenerative CO₂-Induced pH-Gradient Cell for Waste-to-Energy Conversion. ACS Energy Lett., 2021.

DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01000

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01000