【严玉山院士团队首提短路膜二氧化碳分离器新概念，利用氢气清除二氧化碳，整体成本112美元具备商业化潜力】

“我们首创了在碱性膜燃料电池系统中利用氢气来清除二氧化碳的装置。除此之外，在太空舱和核潜艇里，它有望净化空气中的二氧化碳，从而支持工作人员的呼吸。鉴于其利用氢气来分离二氧化碳。因此随着氢经济的发展，它还可用于飞机、或楼房等密闭空间中的空气循环再生。

对于相关论文，其中一位审稿人评价，‘二氧化碳问题是碱性膜燃料电池技术发展的关键瓶颈之一，迄今为止尚未得到有效的解决，本研究提供了一项重要的突破性技术。’”厦门大学校友、特拉华大学博士毕业生施霖表示。

在导师#严玉山院士# 的指导下，他和同事在 Nature Energy 发表了一篇论文，借此解决了领域内的关键问题。据介绍，相较于质子交换膜燃料电池，碱性膜燃料电池更有潜力使用低成本材料，例如更便宜的催化剂和双极板等。

然而，目前仍存在一个十年来尚未得到解决的关键性问题——空气进气中超过 400ppm 的二氧化碳，会给碱性膜燃料电池的性能和效率造成多达 20% 的损失。

通过对机理的研究，他们发现二氧化碳会以碳酸根和碳酸氢根的形式，进入碱性膜燃料电池的阴极。随着电流转移到阳极，最终变回二氧化碳、并从阳极释放。

虽然从电池性能的角度来说，这一过程引发了电池阴极和阳极之间的 pH 梯度、以及电解质导电率的降低，从而导致热力学和动力学上的过电势。但从二氧化碳角度来说，这部分电池损失的能量却推动了二氧化碳从阴极空气端到阳极氢气端的转移。

所以，施霖和同事将问题转化为解决方法，即利用这种特性将碱性膜燃料电池转化为一种二氧化碳分离器，从而在碱性膜燃料电池系统中，对空气的进气做以净化。

由于这种#二氧化碳分离器# 的主要功能不再是提供电能，而是清除二氧化碳。所以，燃料电池的外电路没有必要保留。故其使用一种既导电子、又导阴离子的膜，借此将电池内部短路，这好比把外电路埋在阴离子交换膜里。

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