近日，环境研究院胡新明教授、杜林教授，山东蓝想环境科技股份有限公司高级工程师张强，丹麦奥胡斯大学教授Kim Daasbjerg合作，在国际学术期刊Angewandte Chemie International Edition上发表了题为“Efficient Direct Air Capture in Industrial Cooling Towers Mediated by Electrochemical CO2Release”的研究论文，提出并验证了利用工业冷却塔作为空气接触器，结合电化学解吸技术，实现空气二氧化碳的高效捕集与释放这一新概念。山东大学博士研究生郑奥川为论文第一作者，胡新明教授为论文通讯作者。山东大学环境研究院为第一和通讯作者单位。
二氧化碳过度排放导致空气二氧化碳浓度逐年升高，造成全球气候变化，引起国际社会广泛关注。直接空气捕集（DAC）作为一种新型负碳技术，在降低大气二氧化碳浓度方面具有重要意义。DAC技术的核心是空气接触器，用于促进空气和捕集液充分接触以实现二氧化碳的高效捕集。然而，大规模建设和运行空气接触器成本高，限制了DAC技术的进一步发展和规模化应用。将DAC与现有工业设施结合是一种有效的解决方案。工业上广泛使用循环水冷却塔，通过大量的水-气接触将系统热量传递给空气，实现工业系统的冷却。因此，向循环水中添加合适的捕获剂，有望赋予冷却塔捕集空气二氧化碳的功能。但工业冷却塔有着严格的运行条件，与DAC耦合使用时要确保不对其原有功能造成影响。
针对上述问题与需求，本研究提出利用工业冷却塔作为空气接触器，设计开发匹配冷却塔运行条件的缓冲型二氧化碳捕集液，在较低的pH变化范围内（10-9.4）高效捕集空气二氧化碳。同时，使用一种氢气自循环三腔室结构的电解池在常温常压下实现二氧化碳的释放和捕获剂再生。在多次循环运行中，捕集液中二氧化碳释放率≥95%，二氧化碳纯度≥98%。结合研究数据与冷却塔的实际运行情况对碳捕集潜力进行了估算。单座中型冷却塔每年可捕集约2000吨二氧化碳，能耗在5.20-8.08吉焦/吨二氧化碳之间，表明利用工业冷却塔耦合电化学技术在大规模直接空气捕集方面具有巨大的应用前景，为我国减碳増汇技术的发展提供了一种新思路。
该研究工作得到了国家自然科学基金、山东省优秀青年科学基金（海外）、山东省自然科学基金、山东省泰山学者等项目和山东蓝想环境科技有限公司的资助。部分工作也得到了丹麦诺和诺德（Novo Nordisk）基金会二氧化碳研究中心的资助。山东大学杜林教授、山东蓝想环境科技股份有限公司张强高级工程师、丹麦奥胡斯大学Kim Daasbjerg教授参与了该研究并提供了重要支持。
