韓國科學(xué)技術(shù)院（KAIST）與美國麻省理工學(xué)院（MIT）聯(lián)合研發(fā)出一套新型電化學(xué)海洋碳捕集系統(tǒng)，可在實際海水環(huán)境中將溶解無機碳（DIC）高效轉(zhuǎn)化為固態(tài)碳酸鈣（CaCO?）并穩(wěn)定儲存。該技術(shù)在濟州島火山巖海水實測中連續(xù)運行超120小時，DIC去除率達80%～90%，同時實現(xiàn)Zui大54%的電力消耗削減——這一能效提升直接關(guān)系到碳捕集項目的運營成本與規(guī)?；涞乜尚行浴?/p>

該技術(shù)名為電化學(xué)海洋碳捕集（e-DOC），核心突破在于解決了長期制約電化學(xué)法海水中碳礦化應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸：電極表面結(jié)垢（scaling）。傳統(tǒng)方法中，碳酸鈣易在陰極表面快速沉積，導(dǎo)致電極鈍化、電流效率衰減、系統(tǒng)需頻繁停機清洗。KAIST生命化學(xué)工程系高東永教授團隊與MIT的T. Allen Hatton教授團隊通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，設(shè)計出‘中空纖維電極組件’（hollow fiber electrode assembly），將離子選擇性膜與對電極以同心圓筒方式集成于電極內(nèi)部，避免DIC在活性界面直接析出。

該組件采用316L不銹鋼粉末為基材，經(jīng)干濕法紡絲與高溫?zé)Y(jié)兩步工藝制成，形成孔徑10～20微米、三維連通網(wǎng)狀微孔結(jié)構(gòu)。這種多孔骨架不僅具備高導(dǎo)電性與耐海水腐蝕性，更關(guān)鍵的是重構(gòu)了反應(yīng)空間分布：約85%的碳酸鈣晶體在電極外側(cè)溶液相中成核生長，而非附著于電極表面；同時電解過程中持續(xù)產(chǎn)生的氫氣氣泡，在流體擾動下發(fā)揮類似‘動態(tài)刷洗’作用，實時清除殘余附著傾向，使電極維持長期活性。

同步產(chǎn)出高純氫與氫氧化鎂副產(chǎn)品

不同于單純碳封存路徑，該e-DOC系統(tǒng)在脫碳過程中同步生成兩類高價值副產(chǎn)物：一是高純度氫氣（H?），經(jīng)氣相色譜驗證純度達99.98%，無需額外提純即可用于化工合成或燃料電池；二是氫氧化鎂（Mg(OH)?），其結(jié)晶形態(tài)規(guī)整、粒徑均一（D50≈2.3μm），符合工業(yè)級阻燃劑與廢水除磷劑原料標(biāo)準(zhǔn)。二者均源于海水天然組分——鎂離子在陽極區(qū)富集并水解沉淀，而陰極析氫反應(yīng)則提供還原環(huán)境與堿性條件，構(gòu)成閉環(huán)資源利用鏈。

濟州島實測所用海水取自玄武巖地質(zhì)區(qū)，其DIC濃度約2.2 mmol/L，pH值7.9～8.1，鹽度34.5‰，代表典型近岸高緩沖能力海水。研究團隊特別指出，該系統(tǒng)對海水硬度變化不敏感，即使在鈣鎂離子比波動±30%條件下仍保持穩(wěn)定礦化效率，這對面向不同海域（如黃海、南海沿岸）部署具有現(xiàn)實適配意義。目前裝置單模塊處理能力為1.2 m3/h，電流密度20 mA/cm2，槽壓2.8 V，整體能量效率達1.8 mol DIC/kWh，顯著優(yōu)于文獻報道的同類電化學(xué)法（平均0.9～1.3 mol/kWh）。

技術(shù)落地直指中國沿海碳利用產(chǎn)業(yè)鏈

韓國將海洋碳捕集列為‘碳中和技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略’重點方向，KAIST已與韓國水電核電公司（KHNP）啟動中試合作，目標(biāo)2026年前完成50 m3/h級模塊工程驗證。對中國B2B從業(yè)者而言，該技術(shù)并非僅具環(huán)保概念價值：其副產(chǎn)氫氧化鎂可替代當(dāng)前依賴進口的日本協(xié)和化學(xué)（Kyowa Chemical）、美國杜邦（DuPont）等品牌阻燃劑原料；而高純氫輸出則契合國內(nèi)綠氫制備設(shè)備廠商對分布式、低能耗制氫源的需求——尤其適用于沿?；@區(qū)、海上風(fēng)電配套制氫場景。

采購與工程實施層面需重點關(guān)注三點：一是316L不銹鋼中空纖維電極的國產(chǎn)替代可行性，目前國內(nèi)已有數(shù)家特種金屬多孔材料企業(yè)（如寧波伏爾肯、長沙天卓）具備相近孔徑燒結(jié)工藝能力，但需驗證120小時以上海水工況下的長期機械強度與點蝕臨界電位；二是離子選擇性膜需滿足海水氯離子侵蝕下的面電阻穩(wěn)定性，建議優(yōu)先選用國產(chǎn)全氟磺酸質(zhì)子交換膜（如東岳DF260系列）或日韓進口膜（旭化成Aciplex、AGC Fluorochem）；三是系統(tǒng)控制邏輯需適配中國電網(wǎng)峰谷電價機制，因電解過程具備強負荷調(diào)節(jié)彈性，可嵌入智慧能源管理平臺實現(xiàn)低谷電時段集中運行，進一步攤薄度電成本。

該技術(shù)繞開了陸上礦化所需的石灰石煅燒高排環(huán)節(jié)，也規(guī)避了地質(zhì)封存對地下構(gòu)造的嚴(yán)苛要求，為我國沿海電廠、鋼鐵廠、化工廠等高排放主體提供了一條就地取材、就地轉(zhuǎn)化的碳利用新路徑。若后續(xù)模塊化設(shè)計成熟，其設(shè)備體積與噸位較同等處理量的陸基CCUS系統(tǒng)減少約40%，更適合改造現(xiàn)有港口碼頭、海島微電網(wǎng)或海上平臺空間受限場景。對出口型環(huán)保裝備企業(yè)而言，KAIST-MIT聯(lián)合背書的技術(shù)路線，已進入韓國國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)院（KATS）碳移除設(shè)備認證預(yù)研清單，可作為對接?xùn)|南亞、中東沿海國家碳中和基建項目的差異化技術(shù)抓手。