新型渗透膜利用湿度差捕获二氧化碳

科技日报讯 （记者张佳欣）据最新一期《自然·能源》杂志报道，来自英国和新西兰的国际研究团队开发出一种新型膜技术，能够有效利用湿度差捕获二氧化碳（CO₂）。这种直接空气捕获技术为实现气候目标提供了极具前景的解决方案。

分离过程深刻影响着现代生活的方方面面。从人们吃的食物、药物，到汽车中的燃料或电池，人们使用的大多数产品都经过了多个分离过程。在迈向循环经济的世界中，直接从空气捕获某种成分的分离技术将变得更加关键，被认为是“改变世界的化学分离技术”之一。但是，由于CO₂在空气中的浓度较低，约为0.04%，因此从空气中分离CO₂非常具有挑战性。

研究人员表示，CO₂分离困难主要有两个原因：一是浓度低导致与CO₂发生化学反应的速度非常慢，二是CO₂浓缩需要消耗大量能量。

此次，研究团队通过新型膜技术解决了这两个难题。他们测试了一种CO₂渗透膜，并使膜具有不同的湿度。当膜输出侧的湿度较高时，膜自发地将CO₂泵入输出流中。这种膜能利用自然的湿度差异作为从空气中泵出CO₂的动力；同时，水的存在还加快了CO₂通过膜的传输速度，解决了动力学难题。

借助X射线微计算机断层扫描技术，研究人员能够精确地观测到膜的结构细节，进而将这种膜与其他几种先进膜的性能进行比较。此外，他们还在分子尺度上模拟膜中发生的过程，确定了膜内独特的“载体”，这种载体可同时传输CO₂和水。

研究人员表示，他们展示了第一种能够从空气中捕获CO₂并提高其浓度的合成膜，并且无需热量或压力等传统能量输入。