把二氧化碳“鎖”進海底！清華團隊攻克固碳提速難題

在全球氣候變暖壓力日益加劇的背景下，如何安全、高效地封存二氧化碳已成為全球科研攻關的重點課題。近日，清華大學深圳國際研究生院副教授殷振元團隊的最新成果發表于《碳捕集科學與技術》。

研究團隊創新性地選用一種綠色環保型添加劑烷基糖苷作為表面活性劑，通過高速攪拌將液態二氧化碳打散成無數微米級小液滴，均勻分散于海水中，形成了穩定的水包二氧化碳乳液。這一創新方法使二氧化碳與海水的接觸面積大幅增加，溶解和反應路徑極大縮短，顯著提升了水合物生成速率和轉化率，為海底規模化固碳提供了一種全新的技術方案。

該研究中，團隊提出了一種通過構建穩定水包液態二氧化碳乳液（C/W）強化水合物動力學的新方法。在模擬海水環境下，通過引入一種環保型非離子表面活性劑烷基糖苷，在高速剪切作用下，將原本不互溶的液態二氧化碳分散成微米級二氧化碳液滴，構建了穩定的C/W乳液體系。通過重構液態二氧化碳/水兩相接觸模式，有效增加了液態二氧化碳與水接觸面面積，極大增加了二氧化碳溶解度并縮短了二氧化碳傳質距離。

研究發現，與非乳液體系相比，C/W乳液體系中二氧化碳水合物在成核后呈現出更加迅速且持續生長特性，顯著縮短了鹽水中二氧化碳水合物的生成時間。優化后的C/W乳液體系能夠兼顧C/W乳液長期穩定性與二氧化碳水合物動力學強化效果，在模擬海水條件下實現了188.5體積比的二氧化碳儲量和每分鐘2.93 個體積的生成速率，是現有文獻報道中二氧化碳水合物在海水條件下的最快生成速率，為強化海水中二氧化碳水合物生成動力學提供了新思路。

團隊進一步利用高壓微流控平臺觀察到，水合物成核中大量分散的二氧化碳液滴具有連續傳導效應，極短時間內即可誘導孔隙內大范圍水合物生成，液滴間的“奧氏熟化”現象進一步增強了二氧化碳水合物穩定性。團隊還通過原位拉曼光譜分析，在分子層面證實了水合物結構完整，驗證了這套機制的可靠性。

該技術解決了海水體系中液態二氧化碳界面傳質受限的難題，提高了二氧化碳水合物生成效率，有助于海底沉積物內快速形成二氧化碳水合物蓋層，有效降低海底封存過程中的二氧化碳泄漏風險。

未來，研究團隊將與涉海研究機構密切合作，在海上平臺構建乳液高效制備與注入系統，直接利用海水形成C/W乳液制備-注入-強化生成的一體化方案，推動該方法在海底原位試驗。同時，團隊提出的構建乳液微反體系強化水合物生成策略，有望應用于二氧化碳煙氣分離、水合固化儲氫等領域。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.ccst.2026.100648