2016/12/05
經濟部能源局
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撰文／劉光哲
隨著經濟持續發展，大量使用化石能源，使得大氣層中二氧化碳快速攀升，世界主要國家雖已意識到溫室效應所引起的氣候變遷議題，但往往會因為追求產業發展經濟成長，而無法兼顧溫室氣體減量。若換個角度思考，設法回收大氣中的二氧化碳後再利用，便可讓經濟發展與溫室氣體排放脫鉤。為此，美國華盛頓大學研究團隊，開發出從大氣中捕捉二氧化碳，並將其轉化為碳奈米纖維的新技術，此技術應用於電廠節能減碳上，將有助於降低大氣層二氧化碳濃度。
二氧化碳轉為碳奈米纖維，減碳再加值
喬治華盛頓大學研究團隊近期在美國化學學會（American Chemical Society , ACS）及奈米快報（Nano Letter）上發布一項新的奈米材料技術，可將二氧化碳分解為碳奈米纖維，這項新技術幾乎可以在所有類型的電廠中運作。
碳奈米纖維強度是鋼或鋁的20倍以上，重量更輕，未來將成為鋼與鋁材料市場的替代商品之一。目前碳奈米纖維高端應用廣泛，如電子零組件、電池、飛機與汽車零組件、紡織品如防彈背心等。
該項研究已在天然氣複循環機組電廠中試行，首席研究員史都華‧ 利希特（Stuart Licht）說明，在複循環機組中搭載電解槽，將碳酸鹽加熱到750°C熔化後，通電做為電解液。這時把燃燒廢氣導入，燃燒廢氣中的二氧化碳便會被分解為氧氣和固態的碳奈米纖維，再從不鏽鋼製成的電極上取下碳奈米纖維即可。
此項技術的優勢在於所需的能量不高，除了電費以外，所需的原料即為燃燒廢氣，研究團隊已經成功結合高效能太陽能電池應用及溫度控制，將空氣中的二氧化碳轉化為碳奈米纖維。
低碳發電指日可待
研究團隊指出，複循環電廠每公噸甲烷燃料可產出909美元的電力，並排出2.74噸的二氧化碳；若能將碳捕捉奈米纖維技術導入，每公噸甲烷燃料可產出835美元電力（發電產能約降低8%），卻能產出0.75公噸的碳奈米纖維，市價約22萬5千美元，同時達到低碳發電的目標。換句話說，碳纖維奈米的商業價值以及二氧化碳減排效益，遠遠超過發電效率微幅下滑的缺點。
以目前的技術水準，每小時能生產10克碳奈米纖維，每噸碳奈米纖維所需的電能成本僅約2,000美元，而工業級的碳奈米纖維平均售價1噸30萬美元，其價值是碳稅（約30美元／噸）的1萬倍。不但減碳，還具有相當高的投資報酬率。
減少空氣中二氧化碳含量是改善地球溫室效應的基本思維，目前研究團隊仍在分析大氣二氧化碳濃度減少對環境的影響，以及與其他節能減碳方案整合的可能性。
關鍵字：碳奈米纖維,節能減碳,碳捕捉