近日，環境研究院胡新明教授、杜林教授，山東藍想環境科技股份有限公司高級工程師張強，丹麥奧胡斯大學教授Kim Daasbjerg合作，在國際學術期刊Angewandte Chemie International Edition上發表了題為“Efficient Direct Air Capture in Industrial Cooling Towers Mediated by Electrochemical CO2Release”的研究論文，提出并驗證了利用工業冷卻塔作為空氣接觸器，結合電化學解吸技術，實現空氣二氧化碳的高效捕集與釋放這一新概念。山東大學博士研究生鄭奧川為論文第一作者，胡新明教授為論文通訊作者。山東大學環境研究院為第一和通訊作者單位。

二氧化碳過度排放導致空氣二氧化碳濃度逐年升高，造成全球氣候變化，引起國際社會廣泛關注。直接空氣捕集（DAC）作為一種新型負碳技術，在降低大氣二氧化碳濃度方面具有重要意義。DAC技術的核心是空氣接觸器，用于促進空氣和捕集液充分接觸以實現二氧化碳的高效捕集。然而，大規模建設和運行空氣接觸器成本高，限制了DAC技術的進一步發展和規模化應用。將DAC與現有工業設施結合是一種有效的解決方案。工業上廣泛使用循環水冷卻塔，通過大量的水-氣接觸將系統熱量傳遞給空氣，實現工業系統的冷卻。因此，向循環水中添加合適的捕獲劑，有望賦予冷卻塔捕集空氣二氧化碳的功能。但工業冷卻塔有著嚴格的運行條件，與DAC耦合使用時要確保不對其原有功能造成影響。

針對上述問題與需求，本研究提出利用工業冷卻塔作為空氣接觸器，設計開發匹配冷卻塔運行條件的緩沖型二氧化碳捕集液，在較低的pH變化范圍內（10-9.4）高效捕集空氣二氧化碳。同時，使用一種氫氣自循環三腔室結構的電解池在常溫常壓下實現二氧化碳的釋放和捕獲劑再生。在多次循環運行中，捕集液中二氧化碳釋放率≥95%，二氧化碳純度≥98%。結合研究數據與冷卻塔的實際運行情況對碳捕集潛力進行了估算。單座中型冷卻塔每年可捕集約2000噸二氧化碳，能耗在5.20-8.08吉焦/噸二氧化碳之間，表明利用工業冷卻塔耦合電化學技術在大規模直接空氣捕集方面具有巨大的應用前景，為我國減碳増匯技術的發展提供了一種新思路。

該研究工作得到了國家自然科學基金、山東省優秀青年科學基金（海外）、山東省自然科學基金、山東省泰山學者等項目和山東藍想環境科技有限公司的資助。部分工作也得到了丹麥諾和諾德（Novo Nordisk）基金會二氧化碳研究中心的資助。山東大學杜林教授、山東藍想環境科技股份有限公司張強高級工程師、丹麥奧胡斯大學Kim Daasbjerg教授參與了該研究并提供了重要支持。