本发明涉及一种从气态混合物中有效低温分离和捕获气体的方法、装置和系统。在本发明的一个实施例中，可以使用冷却表面从大气中分离气体来进行气体从大气中的分离。在本发明的另一个实施方案中，从大气中除去CO2可以使用直接空气捕获(DAC)进行，使用该方法、装置和系统从空气中有效低温分离CO2，并使用表面从气态混合物中捕获CO2，并将“贫CO2空气”释放到大气中并储存捕获的液化CO2。