據物理學家組織網近日報道，最近，英國利茲大學工程系科學家利用同步加速器的鉆石光源，從納米尺度水平對氧化鈣基的二氧化碳吸收劑進行了能效分析，解釋了吸收過程中的關鍵機制，有望提高現有方法的效率，帶來一種可大規模使用且經濟高效的碳捕獲和存儲方法。相關論文發表在最近出版的《能源與環境科學》雜志上。

      全球變暖引起人們越來越多的關注，各國都在想辦法減少二氧化碳排放。發電廠煙囪里排出的氣體中含有大量二氧化碳，要過濾這些二氧化碳實現碳捕獲，現有吸收技術主要包括兩種方法：一種是后燃燒，另一種是預燃燒。前者是在被加熱之前，通過溶劑吸收二氧化碳放出水蒸氣；后者是在化石燃料燃燒之前就通過催化劑接觸轉爐除去二氧化碳，由此燃燒后的二氧化碳就很少。這兩種方法能將發電廠的碳排放減少80%?90%。

      氧化鈣基吸收劑廣泛用于這兩種碳捕獲技術中。它們量大成本低、吸收力強、反應迅速。溫度范圍在400℃?800℃時，它們能迅速捕獲二氧化碳形成碳酸鈣，以后還可以放出二氧化碳循環使用，二氧化碳可壓縮存儲。然而，經過多次碳捕獲和再生循環后，由于燒結作用會使吸收劑表面積減少，粉末聚集成固體塊，碳捕獲能力就會下降。通過水合作用能恢復它們的表面積，但其機械強度會降低。如果能克服強度和表面積問題，氧化鈣基吸收劑就能成為一種可大規模應用的低成本碳捕獲劑。

      為此，研究小組用鉆石光源的高分辨率衍射光線進行了一系列實驗，從納米水平研究了氧化鈣基材料的碳捕獲和水合過程。該項目博士生羅杰?莫林德說：“利用鉆石同步加速器的高分辨率粉末衍射光束，我們能確定氫氧化物的形狀和大小以及張力水平，得到這些衍生參數是理解燒結與瓦解機制的關鍵。傳統光源會造成峰值重疊，無法做出這種分析。”

      研究人員發現，氧化鈣遇到空氣和水時，由于氧化物和氫氧化物的原子結構不同，容易形成一層氫氧化鈣的外殼，接觸面會產生很大的張力，使其破碎瓦解成納米顆粒。該研究領導迪姆?柯明說：“由此我們也了解了蒸汽中的氧化鈣捕獲/瓦解能力為何會增強。下一步是開發出一種改進吸收劑的方法，把同樣技術用于其他系統。”