太阳能和风能发电量受日期、天气和设施位置影响波动较大，在发电量超过需求或用电高峰期时，常因缺乏有效的长期储存方法，导致额外能源被浪费。为提高美国能源安全，不仅需要能源，更需创新的能源储存和分配方式。

近日，劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员在《细胞报告可持续性》上发表新研究，探索利用反应性二氧化碳捕获和转化(RCC)过程生产合成可再生天然气，以此实现长期储能。

LLNL科学家兼主要作者Alvina Aui介绍，RCC并非从地下获取碳，而是将地上碳视为资源。合成可再生天然气作为储能选择，可减少风能和太阳能等能源间歇性带来的电网不稳定问题。

该拟议的RCC工艺采用双功能材料，将碳捕获和转化集成在一个平台，无需传统的高能耗二氧化碳净化中间步骤。项目通讯作者兼首席研究员、LLNL科学家西蒙·庞表示，这种双功能材料同时包含二氧化碳捕获和转化所需的化学成分，二氧化碳被捕获后转化再释放，与传统需两种单一功能材料的分离工艺截然不同。

在RCC工艺的第二个转化阶段，多余的太阳能和风能产生的电能可将水分解成氢气和氧气，捕获的二氧化碳与氢气反应生成甲烷，即合成天然气的主要成分。甲烷的储存、输送和使用方式与传统天然气相同，可利用现有基础设施。

该研究还评估了RCC工艺的经济可行性，提出双功能材料为保持竞争力需满足的重要性能目标，以及降低成本和提高工艺效率的方法。Aui称，研究团队与实验团队密切合作，通过了解底层化学和材料行为实现建模，从而对RCC的潜力和局限性进行了现实且公正的评估。

研究发现，在许多情况下，RCC工艺比其他公用事业规模的长期能源存储解决方案更便宜，且具有便携性和可调度性，天然气产品可通过现有管道轻松运输。

目前，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的实验团队正致力于开发双功能材料，在实验室执行拟议的RCC流程，并与工业界合作扩大该技术规模。这一研究成果有望为美国能源储存和分配带来新的突破，助力提升能源安全。

更多信息： Alvina Aui 等人，通过反应性二氧化碳捕获和转化生产合成可再生天然气的比较技术经济分析，Cell Reports Sustainability(2025)。