用二氧化碳发电，不只是中国，韩国也开始了

本文来自微信公众号： 环球零碳 ，编辑：小澜，作者：环球零碳研究中心，原文标题：《用二氧化碳发电！不只是中国，韩国也开始了》

谁能想到，全球各国都开始用二氧化碳来发电。

去年年底，我国研发的全球首台商用超临界二氧化碳发电机组“超碳一号”投入运营，首次将“二氧化碳发电”从实验室推向商业化。

几个月后，韩国科学家也开始研究用二氧化碳发电。他们研制出一种“气体电池”，利用“气体捕获与发电装置”（GCEG），能在吸附大气中温室气体的同时产生电力，一举突破了先捕集、再利用的传统能源转化思路。相关研究论文发表于新一期《能源与环境科学》杂志。

一般来说，传统的碳捕集、利用与封存（CCUS）系统，通常在气体收集和处理环境方面需要耗费大量外部能源，然而这个“气体电池”不仅能捕获二氧化碳，还能产生电力供外界使用。

该GCEG装置以纤维素/导电碳为骨架作为电极，表面涂上聚丙烯酰胺水凝胶。值得注意的是，水凝胶层涂层要采用“不对称”结构，仅涂覆在电极的一半上，从而在电极的两端之间形成电位差。

由于气体分子与水凝胶界面之间独特的电子相互作用，一旦氮氧化物、二氧化碳等温室气体被被水凝胶选择性吸附时，会改变材料内部的电荷分布，使阳离子被“排挤”并向电极迁移。这种不对称的离子分布在两端形成电势差，从而驱动电子流动，产生电流。

研究人员表示，当暴露于百万分之五十的一氧化二氮时，该发生器可提供0.8伏电压和55微安电流。虽然这个能量很小，但通过“串联和并联集成”可以将其放大到3.8伏和140微安，足以驱动一些可穿戴设备和环境监测器。

图说：“气体电池”的运行机制

这意味着温室气体不再只是一种需要治理的大气污染物，还可能成为一种新的能源，同时实现能量收集和减排。

根据全球大气研究排放数据库（EDGAR）的数据，2024年全球温室气体排放量已达到约58.6吉吨二氧化碳当量（不含土地利用变化和林业排放）。其中，中国（131亿吨）、美国（46亿吨）和印度（32亿吨）是全球三大排放国。尽管2015年近200个国家签署了《巴黎协定》，但当前减排进展仍远未达到既定气候目标。

这种情况下，大气污染物既可以作为发电的“燃料”，又能净化环境，达到减排目标，一举两得。

科学家们认为，由于该电池能自主发电，未来有可能催生一种新型供电技术，例如用于自供电智能环境传感器、无电池物联网终端以及高排放工业设施，并把它们集中在一个碳中和与清洁发电的平台。这样它既能回收能量，又可助力碳减排。而且，在与分布式能源系统结合后，该装置有望为实现碳中和目标注入新动能。

相较于韩国仍处于实验室阶段的“气体电池”，我国用“二氧化碳发电”的思路，可以说是另一技术上的创新落地。

图说：“超碳一号”

来源：央视新闻

按照以前，不论是传统的火力发电还是先进的核电技术，以及各类余热蒸汽发电，原理都类似于“烧开水”，就是用热量将水变为水蒸气，推动汽轮机转动来发电。

“超碳一号”是将液态二氧化碳加温、加压成为超临界状态带动发电机发电。超临界态是一种奇妙的状态：当温度和压强超过某个特定值，物质会同时具有液体和气体的特性。

二氧化碳在超临界状态下密度大，接近液体，使得它能储存更多能量，如同一个“壮汉”，比起传统水蒸气“肌肉”更多，而且它的黏度很低，接近气体，意味着流动阻力更小，直接加热膨胀做功，不发生相变，过程更为简单，响应速度更快。

图说：二氧化碳相态变化图，超临界态的面积比较大，意味着比较容易达到

来源：果壳/工程地质学报

更重要的是，把二氧化碳加温，可以用很便宜的热源，例如钢厂的工业余热。这些余热的温度在300到600摄氏度之间，正好用来让二氧化碳达到超临界态，变废为宝。

据介绍，相比以往使用的余热蒸汽发电技术，“超碳一号”发电效率可以提升85%以上，在原有发电基础上，每年还可以多发电7000万千瓦时以上。

在实际应用方面，超临界二氧化碳技术还可以与各种热源组合成发电系统，在光热发电、余热发电、储能发电等领域运用。

目前，我国“熔盐储能+超临界二氧化碳发电”的新能源储能发电示范项目预计2026年上半年在新疆开工建设，利用风电光伏富余电力加热熔盐，在电网需要时，高温熔盐通过超临界二氧化碳将热能快速转化为电能。

据悉，“超碳一号”不仅效率高，而且有系统紧凑、辅助系统少和响应速度快的优势，连场地需求也可以“瘦身”50%。

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[1]https://carbonherald.com/new-south-korean-device-converts-co2-and-pollutants-into-electricity/

[2]https://interestingengineering.com/innovation/gas-battery-greenhouse-emissions-electricity

[3]https://uk.finance.yahoo.com/news/south-korean-scientists-build-gas-120912893.html

[4]央视新闻：二氧化碳能用来发电了

[5]https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2026/ee/d5ee06789h