說起二氧化碳，大多數人的第一反應都認為這是一種有害氣體。的確，二氧化碳是溫室氣體的一種，但是隨著科技的發展，它已經不再是單純的廢氣了，而是可以變廢為寶的多功用氣體，當二氧化碳處於超臨界狀態時，它可以實現更多功用，北京大學工學院終身教授張信榮對此進行了詳細介紹。
01 二氧化碳發電效率更高
“超臨界二氧化碳既不是氣態也不是液態，我們需要對它有一個全新的認識。”張信榮說，“二氧化碳在某些狀態下能夠傳遞能量，且能夠超過聲速，像爆炸一樣。在開放空間，把一個熱粒子或一個冷粒子投入到二氧化碳中，在特殊狀態下能夠引起像爆炸一樣的能量輸運現象。可見，我們人類對二氧化碳還有許多待發現的地方。”
利用二氧化碳發電是目前較新的一種技術手段，實驗證明，利用二氧化碳發電在某些情況下比目前的通用發電方式——水蒸氣發電要好得多。並且結合布雷頓迴圈和朗肯迴圈的新的耦合發電迴圈，可以實現從100度到1000多度的電力供應。
“我們從2003年第一個提出這一原創性想法，我國在十三五期間關於煤炭領域清潔煤燃燒重大專項、核能重大專項以及太陽能熱發電重大專項中都採用了二氧化碳發電技術。利用二氧化碳發電已經不再是夢想。” 張信榮說。
02 從-60度到95度都能實現
在日常生活中，冬季供暖要燒煤，做飯需要用天然氣，夏天製冷需要用加氟的空調，事實上，二氧化碳從製冷到制熱都是 “一把好手”。而且，二氧化碳的制熱效率非常高，例如，在燒熱水時，隨著水溫的逐漸上升，超臨界二氧化碳的溫度逐漸下降，其熱力學損失基本平衡，熱力學損失很小。
張信榮說：“用二氧化碳替代氟利昂製冷的技術已經開始應用，在歐洲有超過200家商超採用二氧化碳製冷，在低溫狀況下，其冷蒸發值變化非常大，且可以做多個輸出，冷凍、冷藏、制熱都可以。也就是說一套二氧化碳系統能抵好幾個傳統能源站。”浦江飯店是上海的一家老牌飯店，已經開始使用二氧化碳制熱技術來滿足日常熱水需求，效率良好。
同時，二氧化碳製冷技術也已經應用到國家層面，在2022年即將舉辦的冬奧會上，國家速滑館就使用二氧化碳系統製冷，在滑雪場也使用二氧化碳技術造雪，傳統的造雪技術“我們設計了這套方案，分為分散式和集中式，可以造出天然的雪，而且能量不浪費，熱量可滿足在更多場景下的利用，節能30%以上。”
03 消滅病毒它也能出力
二氧化碳能做的事情還有很多。張信榮說：“我們可以用它建能源站，目前的能源站以傳統能源為主，例如天然氣，其實二氧化碳也可以做，並利用太陽能等可再生能源驅動，這樣可以把二氧化碳利用起來。”
“而且，二氧化碳在消滅病毒方面也可以發揮重要作用。疫情期間，我們發現利用二氧化碳可以滅活新冠病毒，之前有在北京新發地批發市場和京深海鮮市場發現了新冠病毒，這也是冷凍食品的非安全性所在，用二氧化碳技術冷凍，二氧化碳可以將新冠病毒裡面的包衣膜溶解，從而來把病毒的DNA破壞掉。”
二氧化碳還能作為動力使用，比如可以替代炸藥發射無人機，使用二氧化碳作為驅動材料已經可以實際應用，廣州地鐵站在新線路開發時就是使用了二氧化碳實現的爆破。
在新型動力方面，二氧化碳可以作為新能源驅動汽車。張信榮說，使用這種清潔能源其效率不比氫能差，同時二氧化碳還能被應用在軍事領域和在軌發電領域。
在經濟發展到今天的中國，減碳是實現可持續發展的必選項，在這一過程中，減少碳排放只是一方面，另一方面更要透過科技的手段中和碳排放，並實現廢氣利用，久而久之才能實現真正的綠色發展。
- 作者資訊 -
石音 資深科普記者，中國科普作家協會會員，有多年一線採訪經驗，關注能夠改變生活的科技成果。
文章封面圖來源於網路
排版 | 蘿蔔娟
稽核 | 六朵、蒼翼蝴蝶、隕石
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