储电捕碳两不误 美国推出最新二氧化碳电池设计

据《新科学人》杂志报道，日前在奥地利维也纳召开的欧洲地球科学联盟大会上，美国加州劳伦斯利物莫国家实验室的汤姆·布什克（Tom Bucheck）和同事展示了最新二氧化碳巨型电池的设计，不仅能在用电需求低时储存多余电量，同时还能捕捉二氧化碳。

由于碳捕捉与封存对能源生产企业来说是一种额外的支出，且很少能直接收回成本，因此该技术至今发展缓慢。布什克说：“由于还没有人对储存的二氧化碳提出一种可行的利用方式，因此碳捕捉与封存未能得到推广利用。要想使化石燃料能源体系低碳化，唯一的办法就是设计出一种经济上可行的方法。而利用二氧化碳能用来储存多余的能源，这可能会对该技术提供所需的经济刺激。”

布什克领导的项目得到了美国能源部地热技术办公室的资助。研究团队提出两种储存剩余能源的方式：压力和热量。多余的电力可以用于将超临界二氧化碳泵入距地表1至5公里沉积岩中的地下卤水。与蒸汽相比，气液混合态的超临界二氧化碳可以更高效地驱动涡轮机，同时承受更多的压力和热量，因此能大幅提高储能容量。

另有一组管道也接进沉积岩中的卤水。随着二氧化碳的泵入，一些卤水将被收集至地表。多余的能量也可以用来加热卤水，并将其导入能够有效储存热量的深层岩石中。加热的卤水与二氧化碳接触，将导致二氧化碳膨胀，从而使储存的二氧化碳压力增加。热能可以通过让二氧化碳减压、带动超临界二氧化碳涡轮机得以集中，而超临界二氧化碳涡轮机比等量的蒸汽涡轮机效率高50%。研究模型表明，该系统能重聚96%的储热。

新设计方法能解决可再生能源最大的一个问题：间歇式发电。当用电高峰时，太阳能和风能发电都不能满足。而在需求低的时候，可再生能能源却能产生大量电力能源，同时核电厂、燃煤电厂和老式的燃气发电厂却只能亏本发电，或者是浪费掉产生的热量，而不会将其转变为电力。而用来储存过剩能源的大型电池的成本很高，且效果也不理想。

布什克说，一个地点每年只能储存大约800万吨二氧化碳，并一般可维持30年，这相当于一个燃煤电厂产生的二氧化碳排放量。

澳大利亚墨尔本大学的皮特·库克（Peter Cook）表示，科学家们需要考虑混合型技术，而新设计方案结合了许多现有的想法，并将其用一种新的方式整合，这意味着大部分技术已经得以应用。尽管新设计有助于减少大气中的二氧化碳，但其能否推广还有待观察。

英国爱丁堡大学的斯图尔特·海斯泽尔丁（Stuart Haszeldine）说，碳捕捉与封存需要充分了解地质情况，确保二氧化碳得以封存而不会逸散。