哥大終身教授陳曦：碳捕集技術具有重大戰略意義_風聞

全世界主要的公司都在佈局柔性電子、可穿戴電子設備。柔性電子的大規模爆發的時期已經快要到來了。目前手機裏的電池不能變形，所以才會有摺疊手機這樣過渡態的產品設計。如果電池能夠隨意變形，設計出柔性電子設備、可穿戴設備不再是夢想。

全世界主要的公司都在佈局柔性電子、可穿戴電子設備。柔性電子的大規模爆發的時期已經快要到來了。目前手機裏的電池不能變形，所以才會有摺疊手機這樣過渡態的產品設計。如果電池能夠隨意變形，設計出柔性電子設備、可穿戴設備不再是夢想。

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聯合國定義人類面臨的四大核心挑戰：氣候、能源、食物和水。

化石能源佔能源的絕對主導地位，其對環境的影響，讓我們不得不關注碳循環。碳循環包括化石能源的開採、加工、儲存、利用、排放、回收和再生。地球上千百年來有自然的生物碳、海洋碳，使得地球當中的大氣碳，一直是在一個穩定的範圍內波動。但百餘年來工業化，多了很多排放源，使得大氣中的二氧化碳含量快速上升，已經到了影響氣候的地步。

甚至因為二氧化碳是酸性氣體，使得海洋酸化。

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中國作為大國，力爭2060年實現碳中和。

當然，碳排放是由工程化進程造成的，解鈴還須繫鈴人。我們需要想的是，**如何用工程化手段來掌控和駕馭碳循環，尤其是如何把碳排放進行回收，再利用。**因此我們有必要構建新的工業體系，包括碳捕集、碳利用的相關產業鏈，將二氧化碳能夠以各種方式捕集下來，將它們通過生態利用、化工利用等，變廢為寶。

工業化生活多了太多碳排放源，汽車、飛機的碳排放，大概佔全部碳排放的一半左右。要實現碳中和這樣一個偉大的目標，唯有從空氣當中大規模捕集二氧化碳，這也是國際能源署認可的唯一途徑。

直接捕集二氧化碳，使得大氣當中二氧化碳含量能夠實質性下降，形成負排放。如果我們能夠把二氧化碳加以利用，把它合成為燃料、生物質，那麼我們將形成一系列新的產業鏈。碳捕集方可以擁有碳，並且能夠建設碳銀行，盤活碳經濟、碳交易。

二氧化碳是酸性氣體，用鹼溶液或者氨溶液，都可以進行捕集。技術難點在於要把二氧化碳釋放出來，吸附劑再生，又需要很多能耗，以及新一輪的碳排放。

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這裏關鍵性的問題，就是抗凝反應。

如果把化學反應約束在納米環境裏，通過改變納米環境裏的水分子個數，調節乾濕度，可以使得化學反應正向或逆向進行。納米材料可以在乾燥的時候，直接從空氣當中吸附二氧化碳，在濕熱的時候，可以把二氧化碳釋放出來。

這是納米材料的約束性。我們研究開發過石墨烯，過去對石墨烯，這種納米材料，過於追求它高精尖性能，結果帶來了產量不確定，質量不確定，成本過高等一系列問題，技術難以轉化。

如今都可以用材料結構，來予以避免。很多材料包括像活性炭、沸石等很便宜的材料，都可以在濕度變化的時候，直接吸附空氣中的二氧化碳。

那麼二氧化碳吸附劑，做成紙一樣、針一樣的形式。乾燥時候，從空氣當中吸二氧化碳，然後濕潤的時候，把二氧化碳放出來。它的成本遠低於任何集中空氣捕集技術，而且沒有運輸成本。而且還可以和二氧化碳轉化產業相結合，形成新的產業鏈。

比如，通過植物的光合作用，來做富碳農業；比如，進行礦山復綠。比如，把二氧化碳通過一些催化反應，還原回燃料。這是真正的碳閉環，形成分佈式產業鏈。

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碳循環本質是“碳”不同形態的轉換，但是隻有空氣中的“碳”是免費的。從戰略意義上來説，**誰掌握從空氣中直接捕集免費的二氧化碳，轉化為有價值的產品，農產品、燃料等，誰就能實現全球碳資源重新分配，**這對保障我國能源安全，無疑是非常重要的一環。

能源循環的另一個痛點，儲能，大規模儲能，像調節電網，是非常重要的。我們今天演講主要聚焦於“消費電子儲能”，手機屏已經越來越大。那麼未來的移動設備一定是柔性的，當前市面所出現的摺疊屏設備，註定只是一個過渡態產品。

全世界主要的公司，都在佈局柔性電子，以及可穿戴電子設備。柔性電子的大規模爆發的時期，已經快要到來了。現在我們的手機，移動終端裏的電池，不能變形，所以我們才會有摺疊手機，這樣的一個過渡態的產品設計。如果電池能夠隨意變形的話，那麼我們將可以設計出柔性電子設備，可穿戴設備。

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很多科學家在討論這個問題的時候，他們都想設計新材料，但是新材料，電化學體系有待長時間的驗證，**隨之而來的是成本問題、量產問題。**現在用新材料結構，來解決問題，把現有的鋰電池裏面的任何材料，不做任何改變，只是對裏面的材料結構做改變。

這個設想跳過了一系列新材料量產、驗證週期，專注於解決鋰電池的柔性變形能力。10萬次彎折電信容量，沒有衰減，對比其他所有的柔性電池的方案，我們的設計容量密度更大，彎曲次數更高，成本要更低。這個技術給柔性顯示設備、萬億級的柔性和可穿戴電子設備，未來的初步規劃奠定了一個基礎。

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總結一下，今天介紹了能源循環當中的幾個痛點，像儲能、能源的回收、再利用。很多人在用新材料解決問題的時候，**過度聚焦於對材料高精尖性能的執着追求，因此使得部分新材料量產和成本陷入困境。**我們把材料和微結構相結合，就可以繞開這些問題，開創新的賽道和產業鏈。