【2022年12月21日訊】（大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導）由於工業的發達，越來越多國家對於減少碳排放要求和需求增加。目前美國成功研發出一種能夠實現碳排放淨負值的機器，可將捕捉到的碳元素轉變成乙烯，用於工業。
乙烯常被用於製作成塑膠、包裝袋、農業用品和汽車零件上。另外，汽車用的防凍劑、醫療消毒器和乙烯基類壁板或建材等物品，皆會使用到乙烯。
美國伊利諾伊大學芝加哥分校（University of Illinois Chicago，UIC）的科學家們，首次研製出將碳捕捉系統與乙烯轉換系統合成的機器。雖然該機器依靠電力運行，但從環境中去除的碳元素，遠高於它用電所產生的碳，達到了科學家認為的碳排放淨負值。相關論文11月底發表在《能源與環境科學》雜誌期刊上。
實驗中，為了從空氣或排煙管中捕獲碳元素，研發人員在第一個系統中使用廉價的材料，修改了一個標準的人造樹葉系統，在帶電的膜上加入了乾燥和潮濕兩面。
他們把銅（Cu）網作為陰極，碳紙作為陽極。銅網作為乾燥面，並塗上含有乙二醇和氫氧化膽鹼（ChOH）的1.25 M KOH飽和溶液組成有機溶劑，可以讓二氧化碳（CO 2）更容易附著在上面，中間再放一層陰離子交換膜（AEM）分離有機溶液和水溶液，讓膜上形成碳酸氫鹽或小蘇打。
隨著碳酸氫鹽的形成，這些帶負電的陰離子會透過AEM膜與潮濕面水溶液中的碳酸氫鉀（KHCO3）、氯化鉀（KCl）與帶電的碳離子進行交換，讓溶液將碳酸氫鹽溶解後，釋放出二氧化碳。
實驗團隊還使用第二個系統，將這些捕獲的二氧化碳轉化為乙烯。他們用銅包鋁網作為陰極，同時使用銀/氯化銀與鉑（白金）組合一起作為陽極，並且通電，而中間依然用AEM透析薄膜作為間隔。
帶電的催化劑將水分子中的帶電氫離子吸入後被透析薄膜隔開，最後與二氧化碳中的帶電碳離子結合形成乙烯。他們將兩套系統合為一體，最終形成了二氧化碳捕獲和還原循環，並且共享電解質，達到有效利用電解質的目的。
另外，他們發現運轉該機器時，電解質溶液的pH值會先快速下降，之後再提升，並穩定在一個pH值上。這代表溶液中有二氧化碳溶解，導致pH值快速下降；而去除二氧化碳時，pH值會上升，因此可以透過監測含電解質溶液的pH值來確定機器是否正常運轉。
伊利諾伊大學在報導中提到，為了測試兩套系統集成效果，研究人員製作了一個100平方厘米的兩種電極的膜，形成電滲透裝置，從排煙管中捕獲碳，並將其液壓連接到1平方厘米的電解槽以生產乙烯。
他們讓該裝置整整運轉了7天。系統表現穩定，能每天捕捉24克的碳元素，並以每天188毫克的速度生產乙烯。由於該系統採用模塊化、可堆疊的設計，使系統可以輕鬆地按比例放大和縮小，因此能製造更多的乙烯，且效率會更好。
伊利諾伊大學芝加哥分校化學工程系助理教授米內什·辛格（Meenesh Singh）對伊利諾伊大學新聞社表示，「我們的下一個目標是擴大碳捕獲和轉化集成系統，以更高的速度捕獲碳元素和生產更多的乙烯。」
他還表示，「這是首次展示碳排放淨負值的全電集成系統，可從污染物中捕獲碳並創造高價值資源，達到碳循環的一個重要里程碑」。
他補充說，「目前迫切需要開發高效的綜合碳捕獲和轉化技術，可以減少碳排放。由於碳捕獲和轉化系統大多用於高密度能源產業。這種一體式的系統，有效減少了運輸和儲存的需求，因此提高來能源使用效率。」
