导语
直接空气捕集（DAC）技术是实现"负排放"的关键，但传统方法再生能耗高制约其发展。近日，韩国科学技术院与麻省理工学院合作团队在Advanced Materials上发表研究，通过开发新型导电纤维吸附剂与电驱动再生系统，将DAC再生能耗显著降低至6.1 GJ/t-CO₂，为碳捕集技术的大规模应用提供了新方案。

研究亮点

• 创新材料：开发银复合涂层导电纤维吸附剂，兼顾高导电性与低传质阻力

• 高效再生：采用焦耳加热技术，80秒内升温至110°C解吸温度

• 稳定循环：经历多次循环后仍保持95%的吸附容量

• 低能耗：单位捕集能耗降至6.1 GJ/t-CO₂，显著低于传统系统

图文解析
图1展示了电化纤维吸附剂的合成路径与结构特征。通过浸涂工艺在多孔聚合物纤维表面构建超薄、多孔的银导电层，SEM图像显示沸石均匀分布和Ag-NC涂层多孔结构。

图2通过FT-IR、XPS和接触角分析，揭示了UVO处理对纤维表面的化学改性和物理平滑效应，为后续涂层提供了理想基底。

图3显示了优化后材料的电学性能与CO₂吸附等温线，导电层厚度仅3微米，电阻低至0.5 Ω cm⁻¹，且在高温下保持稳定吸附容量。

图4展示了e-TVSA循环性能，包括焦耳加热温度曲线、模块实物及突破测试结果，证明系统在3V电压下可实现快速升温再生。

图5通过热传递建模，模拟了不同纤维数和参数对温度分布的影响，为模块优化提供了理论指导。

技术关联
本研究采用的焦耳加热再生技术路线，其核心工艺特征与高效热管理技术高度相关：

• 瞬时加热需求：80秒内实现110°C的快速升温，需要设备提供精准的电流控制

• 温度均匀性：纤维模块内的温度分布均匀性直接影响解吸效率

• 系统集成：电驱动系统与可再生能源耦合需要稳定的功率输出管理

• 材料稳定性：多次热循环下的材料稳定性是关键工程化指标

这些技术需求与高温处理设备领域的研发方向一致，特别是在快速响应加热和温度场调控方面的技术积累，为低碳技术的发展提供了重要支撑。

总结与展望
本研究通过创新性地开发导电纤维吸附剂和电驱动再生系统，成功解决了直接空气捕集技术能耗高的关键难题。该技术不仅显著降低了再生能耗，还展现出优异的循环稳定性，为碳捕集技术的大规模应用奠定了基础。

该工作为DAC技术的高效化、低能耗化和可再生能源耦合提供了新路径，未来可进一步探索基于此类导电纤维结构的多尺度模块化设计及其在波动性可再生能源供电场景下的自适应调控机制。

文献信息：
Young Hun Lee, Jung Hun Lee, Hwajoo Joo, et al.
Design of Electrified Fiber Sorbents for Direct Air Capture with Electrically-Driven Temperature Vacuum Swing Adsorption.
Advanced Materials (2025).
https://doi.org/10.1002/adma.202504542