哥大终身教授陈曦：碳捕集技术具有重大战略意义

全世界主要的公司都在布局柔性电子、可穿戴电子设备。柔性电子的大规模爆发的时期已经快要到来了。目前手机里的电池不能变形，所以才会有折叠手机这样过渡态的产品设计。如果电池能够随意变形，设计出柔性电子设备、可穿戴设备不再是梦想。

全世界主要的公司都在布局柔性电子、可穿戴电子设备。柔性电子的大规模爆发的时期已经快要到来了。目前手机里的电池不能变形，所以才会有折叠手机这样过渡态的产品设计。如果电池能够随意变形，设计出柔性电子设备、可穿戴设备不再是梦想。

1

联合国定义人类面临的四大核心挑战：气候、能源、食物和水。

化石能源占能源的绝对主导地位，其对环境的影响，让我们不得不关注碳循环。碳循环包括化石能源的开采、加工、储存、利用、排放、回收和再生。地球上千百年来有自然的生物碳、海洋碳，使得地球当中的大气碳，一直是在一个稳定的范围内波动。但百余年来工业化，多了很多排放源，使得大气中的二氧化碳含量快速上升，已经到了影响气候的地步。

甚至因为二氧化碳是酸性气体，使得海洋酸化。

2

中国作为大国，力争2060年实现碳中和。

当然，碳排放是由工程化进程造成的，解铃还须系铃人。我们需要想的是，如何用工程化手段来掌控和驾驭碳循环，尤其是如何把碳排放进行回收，再利用。因此我们有必要构建新的工业体系，包括碳捕集、碳利用的相关产业链，将二氧化碳能够以各种方式捕集下来，将它们通过生态利用、化工利用等，变废为宝。

工业化生活多了太多碳排放源，汽车、飞机的碳排放，大概占全部碳排放的一半左右。要实现碳中和这样一个伟大的目标，唯有从空气当中大规模捕集二氧化碳，这也是国际能源署认可的唯一途径。

直接捕集二氧化碳，使得大气当中二氧化碳含量能够实质性下降，形成负排放。如果我们能够把二氧化碳加以利用，把它合成为燃料、生物质，那么我们将形成一系列新的产业链。碳捕集方可以拥有碳，并且能够建设碳银行，盘活碳经济、碳交易。

二氧化碳是酸性气体，用碱溶液或者氨溶液，都可以进行捕集。技术难点在于要把二氧化碳释放出来，吸附剂再生，又需要很多能耗，以及新一轮的碳排放。

3

这里关键性的问题，就是抗凝反应。

如果把化学反应约束在纳米环境里，通过改变纳米环境里的水分子个数，调节干湿度，可以使得化学反应正向或逆向进行。纳米材料可以在干燥的时候，直接从空气当中吸附二氧化碳，在湿热的时候，可以把二氧化碳释放出来。

这是纳米材料的约束性。我们研究开发过石墨烯，过去对石墨烯，这种纳米材料，过于追求它高精尖性能，结果带来了产量不确定，质量不确定，成本过高等一系列问题，技术难以转化。

如今都可以用材料结构，来予以避免。很多材料包括像活性炭、沸石等很便宜的材料，都可以在湿度变化的时候，直接吸附空气中的二氧化碳。

那么二氧化碳吸附剂，做成纸一样、针一样的形式。干燥时候，从空气当中吸二氧化碳，然后湿润的时候，把二氧化碳放出来。它的成本远低于任何集中空气捕集技术，而且没有运输成本。而且还可以和二氧化碳转化产业相结合，形成新的产业链。

比如，通过植物的光合作用，来做富碳农业；比如，进行矿山复绿。比如，把二氧化碳通过一些催化反应，还原回燃料。这是真正的碳闭环，形成分布式产业链。

4

碳循环本质是“碳”不同形态的转换，但是只有空气中的“碳”是免费的。从战略意义上来说，谁掌握从空气中直接捕集免费的二氧化碳，转化为有价值的产品，农产品、燃料等，谁就能实现全球碳资源重新分配，这对保障我国能源安全，无疑是非常重要的一环。

能源循环的另一个痛点，储能，大规模储能，像调节电网，是非常重要的。我们今天演讲主要聚焦于“消费电子储能”，手机屏已经越来越大。那么未来的移动设备一定是柔性的，当前市面所出现的折叠屏设备，注定只是一个过渡态产品。

全世界主要的公司，都在布局柔性电子，以及可穿戴电子设备。柔性电子的大规模爆发的时期，已经快要到来了。现在我们的手机，移动终端里的电池，不能变形，所以我们才会有折叠手机，这样的一个过渡态的产品设计。如果电池能够随意变形的话，那么我们将可以设计出柔性电子设备，可穿戴设备。

5

很多科学家在讨论这个问题的时候，他们都想设计新材料，但是新材料，电化学体系有待长时间的验证，随之而来的是成本问题、量产问题。现在用新材料结构，来解决问题，把现有的锂电池里面的任何材料，不做任何改变，只是对里面的材料结构做改变。

这个设想跳过了一系列新材料量产、验证周期，专注于解决锂电池的柔性变形能力。10万次弯折电信容量，没有衰减，对比其他所有的柔性电池的方案，我们的设计容量密度更大，弯曲次数更高，成本要更低。这个技术给柔性显示设备、万亿级的柔性和可穿戴电子设备，未来的初步规划奠定了一个基础。

6

总结一下，今天介绍了能源循环当中的几个痛点，像储能、能源的回收、再利用。很多人在用新材料解决问题的时候，过度聚焦于对材料高精尖性能的执着追求，因此使得部分新材料量产和成本陷入困境。我们把材料和微结构相结合，就可以绕开这些问题，开创新的赛道和产业链。