太阳能纳米纤维空气过滤器：让天花板通风口变身碳捕获系统

一款新型直接空气捕集纳米纤维过滤器能通过标准通风口捕获二氧化碳，降低能源账单，并利用阳光实现再生。

一种新型纳米纤维过滤器预示着一个未来：碳捕获装置隐藏在每个天花板通风口内，静静地净化室内空气，同时削减电费。研究人员表示，这一微小、无声的层状结构，有望扩展成编织在日常基础设施中的全球性"碳海绵"。

该技术源自芝加哥大学普利兹克分子工程学院。

研究团队开发出一种分布式碳纳米纤维直接空气捕集过滤器，其设计可轻松嵌入标准的通风系统中。

生命周期分析表明，即使在计入制造和处置过程中的排放后，该过滤器的捕集效率仍高达92.1%。

该研究的第一作者Ronghui Wu表示："每栋建筑都已配备了每天输送大量空气的通风系统……这是一种将碳捕获融入日常基础设施的实用且可扩展的方法。"

日常通风口的升级

研究人员称其潜力巨大。在全球建筑存量中，用DAC过滤器替换现有过滤器，每年可清除高达5.96亿吨的二氧化碳，这大约相当于让1.3亿辆汽车停止行驶。

对个人的益处则更为直接：更低的电费。一项2024年的研究表明，采用该系统的家庭和办公室可节省高达21.66%的费用。

Wu简要地解释了其机理："我们的过滤器清除了建筑物内部的二氧化碳，因此系统无需引入过多外部空气。这意味着需要加热或冷却的空气量减少了。"

其核心材料是一种基于碳纳米纤维的聚乙烯亚胺化合物，经过设计可直接放入现有的暖通空调框架中，类似于HEPA过滤器。

但与每隔6到12个月就最终被填埋的HEPA单元不同，这些DAC过滤器可以再生并重新投入使用。
再生环节是该系统更引人注目之处。过滤器被设计具有强太阳光吸收性，能够通过太阳能-热力加热来去除二氧化碳。

用Hsu的话说："它必须能够使用可再生能源进行再生。"

阳光驱动的回收过程

当前主流的DAC巨头系统需要专门的工厂、土地和持续电力。相比之下，这种设计倾向于分布式。Hsu将其比作太阳能的演进：曾经局限于公用事业围栏之内，如今已遍布千家万户的屋顶。

"空气中的二氧化碳情况类似，"他说，"我们通过实验和计算来证明，确实可以对我们的建筑进行改造，使其成为脱碳努力的一部分。"

该团队设想了一个城市循环系统：饱和的过滤器与垃圾和可回收物一同被收集，运往中心枢纽，在那里被去除二氧化碳，然后重新投入使用。

Hsu描述了这个概念："他们会从家庭通风系统和商业建筑中收集这些饱和的过滤器……将饱和的过滤器运往集中式设施，以溶解二氧化碳或将其制成高浓度二氧化碳进行捕获，或者更进一步，转化为高价值的化学品或燃料。"

除了对气候的益处和节能之外，该技术还具有日常健康优势。Wu指出："这种空气过滤器还能改善室内空气质量，尤其是在像教室和办公室这样多人共享空间的地方。"

该研究发表在《科学进展》杂志上。

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