為難以捉摸的鋰 - 空氣電池而努力的科學家們發現了一種意想不到的方法來捕獲和儲存大氣中的二氧化碳。日本和中國的研究人員利用鋰 - 二氧化碳電池的設計，開發了一種從氣態二氧化碳中分離出固體碳塵的方法，並有可能通過同樣的方法分離出氧氣。他們的工作將於8月9日出版，來自Cell Press的一份新的跨學科能源雜誌Joule。
鋰電池
由於二氧化碳對溫室效應和全球變暖的貢獻，將二氧化碳排放轉化為其他含碳化合物是可取的。例如，從植物將二氧化碳轉化為氧氣和糖的自然過程到人造的過程，例如將二氧化碳注入岩層以被捕獲為碳酸鹽礦物。

二氧化碳固定的大多數物理和化學途徑的問題是，他們的產品是需要進一步液化或壓縮的氣體和液體，並且不可避免地導致額外的能量消耗和更多的二氧化碳排放“，高級作者周浩申日本國家先進工業科學技術研究院和中國南京大學。 “相反，我們正在展示一種產生固體碳產品的二氧化碳固定的電化學策略，以及一個可以為該過程提供必要能量的鋰 - 二氧化碳電池。”

研究人員試圖對鋰 - 二氧化碳電池原型進行充電時遇到了碳固定策略。鋰電池放電過程中產生的碳酸鋰和碳會完全再生鋰離子和二氧化碳，而不是像鋰二氧化碳電池那樣發生鋰碳酸鋰分解，產生額外的碳以及未被隔離的氧氣由於與電池電解液快速反應。通常，這種積累會導致電池的物理降解和功能壽命縮短，但是相反，固體碳的沉積具有單獨的優勢，指出了以穩定且易於處理的形式固定碳的有希望的方法。

焦耳科學編輯Rahul Malik說：“這項工作令人印象深刻的是，可以將三分之一的二氧化碳物質轉化為碳，理論能源效率高達70％以上。 “電池架構是一個無法預料的，但有趣的方式來看待碳固定”。

由於生成碳固體既實現碳固定降低電池性能，研究人員不能同時滿足單一設備的兩個目標。然而，通過在其設計中加入少量的釕金屬作為催化劑，他們能夠避免大量的碳沉積並且誘導更好的可逆性，將它們的碳固定裝置轉化成功能正常的Li-CO2電池。

碳固定和電池性能方面的一個挑戰是從純二氧化碳轉移到環境空氣，這是一個跳躍，可能允許在第一種情況下處理大氣中的二氧化碳，並向理論上強大但尚未穩定的鋰空氣電池技術在第二種情況下。 Zhou說，固定技術也可能適用於從大氣中清除其他有害或污染氣體，如一氧化碳，二氧化硫，一氧化氮和二氧化氮。

展望未來，研究人員也對他們的系統的潛力感到興奮，這可能導致將二氧化碳轉化為純碳和氧氣的途徑。 Zhou說：“充電時釋放氧氣，加上固體碳的積累，將實現類似於光合作用的電化學二氧化碳固定策略。