學術報導介紹-應用於二氧化碳捕獲之高分子薄膜

 

全球暖化使全球平均表面溫度持續升高，氣候變遷跡象日趨顯著，若無法減緩溫室氣體的產生，將嚴重影響人類生存環境。因此，捕獲(capture)與隔離(separation)由固定源所產生的大量二氧化碳是非常急迫的。近年來，利用隔離技術於二氧化碳的捕獲/隔離上，如吸附、薄膜和低溫分離等[1-3]。這些技術與傳統商業上捕獲/隔離二氧化碳所利用化學吸收劑比較，具能源消耗低、無溶劑變質和儀器腐蝕等優勢。但在發展薄膜的過程中，具選擇性吸附二氧化碳之超薄薄膜是一項須克服的難題。因此，利用簡易dip-coating方式將親二氧化碳之高分子聚合物(block copolymer)附載於薄膜基材上(如圖一所示) [4]，薄膜厚度可控制在50 nm以下。結果發現此薄膜具相當高之二氧化碳分離效率(CO₂/N₂ selectivity = ~30)，在二氧化碳捕獲方面也具相當好效能(>2.7 m³ (STP) m^-2 h^-1 bar^-1) (如圖二所示)，預估去除每噸二氧化碳成本可少於20元美金，遠低於目前傳統的吸收方法(去除每噸二氧化碳成本約50-80元美金)，未來具有商業化應用潛力。
 

 

Reference

[1] A. Pulido, P. Nachtigall, A. Zukal, I. Domínguez, and J. Čejka, Journal of Physical Chemistry C, vol. 113, pp. 2928-2935, 2009.

[2] G. P. Hao, W. C. Li, D. Qian, and A. H. Lu, Advanced Materials, vol. 22, pp. 853-857, 2010.

[3] M. Sevilla, P. Valle-Vigón, and A. B. Fuertes, Advanced Functional Materials, vol. 21, pp. 2781-2787, 2011.

[4] W. Yave, H. Huth, A. Car and C. Schick, Energy Environ. Sci., vol. 4, pp. 4656-4661, 2011.