新模型，讓CO2無處遁形

材料牛注：西北太平洋國家實驗室的科學家們創造并驗證了一種計算模型，可以在不制造材料的情況下，預測溶劑的流動性以及捕碳量，使CO₂的搜集變得更加便捷。

對于以煤炭和天然氣發電的發電廠，科學家們想要一種能捕獲二氧化碳的液體，但是水貧溶劑要想溶解更多的碳，其濃度會稠化到冷蜂蜜的稠度，而尋找更好的溶劑既費力又昂貴。每一種新溶劑的產生需要幾個月的時間來創造和更長的時間測試。西北太平洋國家實驗室的科學家們發現了一種新的方法，他們創造并驗證了一種計算模型，可以用來預測溶劑的流動性以及捕碳量。

主導這項研究的Vanda Glezakou博士說：“我們正在研究如何在短時間內將分子水平的信息與整體性質相連接，并最終轉化為實現技術創新和節約實際合成成本的基礎創意來源。在試驗中運用我們的模型，你更可能獲得成功。”

捕獲二氧化碳有助于改善我們的空氣質量，并可能為化學和燃料生產提供碳源。該團隊的計算模型可以在幾個小時或幾天內表征一個潛在溶劑的屬性。

從事該項研究的化學家Roger Rousseau 說：“我們希望降低資本和運營成本。當溶劑粘度較小時，我們可以在較低的溫度下通過較小尺寸的設備運行該過程。這些因素有助于減少使用該技術用于發電所產生的影響。”

該小組的想法在今年早些時候已經發表，并把他們轉化為實用的規則嵌入在計算模型中。而領導材料設計與合成團隊的Phillip K. Koech博士說：“我們經常依靠化學直覺來設計材料，但直覺只能帶你到一定程度。我的團隊已經合成了用于測試和驗證模型的溶劑，運用仿真技術，我們可以在不制造材料的情況下評估材料的性能。”

該模型為不同的碳捕獲溶劑提供了明確精準的預測。“建立模型的最大挑戰是，沒有這類溶劑的粘性模型，我們必須找到真正表明粘度的分子特性，這是項艱巨的工作但是很重要。”?Cantu說。

該模型使用一個數學公式來描述在溶劑分子兩個不同部分的正電荷分布，帶正電的質子分布是粘度的一個關鍵指標。這些模型將溶劑的原子結構與宏觀行為聯系起來，可以讓科學家們快速篩選溶劑，并為低粘度、貧水溶劑的原子設計打開了大門。化學家們運用從模型中獲得的信息，可以專注于最佳溶劑進行后續實驗。

該團隊為了選擇符合標準，流動性好，又能輕松獲取大量的二氧化碳的材料，正在使用該模型在一個大型的材料庫中進行篩選。

“我們計劃采用模型并將其應用到其他溶劑化學領域，并向科學界公開。因為我們是一個國家實驗室，我們要解決的問題是國家級別的，比如為未來提供更清潔的能源。”西北太平洋國家實驗室項目管理者David Heldebrant博士說。

Glezakou解釋道，在這個問題中使用的方法論方法可以擴展到溶劑以外的領域。我們的團隊準備運用PNNL跨學科團隊的獨特方式幫助解決其他科學和技術挑戰，我們期待新的挑戰。

原文鏈接：Catching more carbon with less sticky solvents

本文由材料人編輯部楊超提供素材，王飛編譯，薛文嘉審核，點我加入材料人編輯部。

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