未来能源，二氧化碳也“带电”

未来能源，什么最值得人类考虑和发展？

第二次工业革命之后，世界能源需求急剧上升。全球能源发展现状调查显示，近20年来世界能源总体上形成了煤炭、石油、天然气三分天下，清洁能源快速发展的新格局。在世界经济迅速增长的时代，全球能源资源被迅速消耗。作为新能源代表的太阳能、风能、水能和核能等，由于受到季节光照时长不一、地理位置要求高、容易造成核污染等原因，并未被实施最广泛的应用。由此可见，发展一种新的清洁能源迫在眉睫。同时，由于化石燃料的大量燃烧，大量的二氧化碳被排放到大气环境中，造成了温室效应等严重问题。因此，研发能够有效地将二氧化碳转化为其他更具价值的物质的方法，成为当下学界研究的重中之重。然而，是否有一种方法或装置能够在减少二氧化碳的同时，作为一种新能源的替代品为人类的生产生活提供能源呢？

2022年6月，意大利Energy Dome公司宣布在撒丁岛建造了一种能够利用二氧化碳进行闭环充放电的新型电池设施。这一装置可以实现在电力需求低时（如深夜等）将剩余电量储存在电容器中，并在用电高峰时释放电力的供电机制。现在，让我们一起走近这个“二氧化碳电池”，看看它是如何工作的。

装置的右侧是一个大型半球形装置，用于储存气态的二氧化碳。用电低谷时剩余的电能可以调整装置内的压力大小，从而将二氧化碳从气态转化为液态并储存起来。而当需要电力时，装置将液态的二氧化碳加热到沸腾以生成气态的二氧化碳，从而驱动汽轮机发电。根据固液气相互转化规律，气态二氧化碳转化为液体时会放出大量的热能。液化气体所产生的热量可以通过热能回收装置回收，并再次用于液态二氧化碳的气化、储存及使用。此外，作为一种闭环机制，它能够让最初进入系统的二氧化碳进行循环转化，而不再释放到大气中，避免大气环境被再污染。

在当前几种二氧化碳回收利用的捕集方法中，CCUS是应对全球气候变化的关键技术之一，受到世界各国的高度重视，在CO2驱油等方面取得进展，但想形成产业化还存在困难。如果能直接使用空气，将大幅改进该装置的效率，丰富应用场景。但由于该方法储能原理特殊，如果将空气液化，那么其-190℃的极低温度必然会使储存条件变得更加严苛，并且之后的汽化环节会受到相应的限制。同时，选择二氧化碳电池还能够避免使用锂等稀有金属，从而避免如锂电池等带来的重金属污染问题。

这种新型的“二氧化碳电池”仅仅是迈向再生能源世界大门的第一步。近期的研究中，我国科学家已经能够成功地将二氧化碳转化为石油、葡萄糖等产物，再将这些产品用于日常的生产生活，为未来绿色生活奠定了技术基础。新的技术需要一代又一代科学家的辛勤耕耘，而一代又一代心怀低碳可持续梦想的青年将在今天坚定向前，为世界低碳助力！

张育新（1978—），男，汉族单 位：重庆大学职务职称：重庆大学研究生院副院长，教授研究方向：硅藻新材料的制备与应用

王灿（2003—），男，汉族单 位：重庆大学材料科学与工程学院研究方向：材料创新设计与创新思维方法

张翔（1987—），男，汉族单 位：重庆大学职务职称：重庆大学本科生院学生创新管理办公室主任，助理研究员研究方向：科学传播及创新创业教育