5 мин. чтения
6/6/2024 12:00:01 PM

Ученые развивают электрифицированную «губку», которая может впитывать Co₂ непосредственно с воздуха

Article Preview Image Подготовка заряженных сорбентов: пористый углеродный электрод заряжается в электрохимической ячейке (этап 1).Электроды удаляются из ячейки, промывают деионизированной водой и эвакуируют для удаления молекул растворителя (показаны в виде зеленых кругов) с учетом заряженных заряженных (этап 2).Кредит: Forse et al.

Исследователи разработали недорогой, энергоэффективный метод для изготовления материалов, который может захватывать углекислый газ непосредственно из воздуха.

Исследователи из Кембриджского университета использовали метод, аналогичный зарядке батареи для зарядки активированного древесного угля, который часто используется в домашних фильтрах воды.

Заряжая уголь «губку» с ионами, которые образуют обратимые связи с CO2, исследователи обнаружили, что заряженный материал может успешно захватить CO2 непосредственно с воздуха.

Заряженная губка древесного угля также потенциально более энергоэффективна, чем текущие подходы по улавливанию углерода, поскольку для удаления захваченного CO2 требуется гораздо более низкие температуры, чтобы его можно было хранить.Результаты сообщаются в журнале Nature.

«Захват выбросов углерода из атмосферы является последним средством, но, учитывая масштаб чрезвычайной ситуации в климате, это то, что нам нужно исследовать», - сказал доктор Александр Форс из химического департамента Юсуфа Хамида, который руководил исследованием.

“Первое и самое срочное, что нам нужно сделать, это сократить выбросы углерода по всему миру, но также считается необходимым удалением парниковых газов для достижения чистых нулевых выбросов и ограничения худших последствий изменения климата. Реально, мы дошли доСделай все, что сможешь “.

Прямой захват воздуха, который использует губчатые материалы для удаления углекислого газа из атмосферы, является одним из потенциальных подходов к захвату углерода, но текущие подходы являются дорогими, требуют высоких температур и использования природного газа и отсутствуют стабильность.

«Некоторая многообещающая работа была проделана по использованию пористых материалов для захвата углерода из атмосферы», - сказал Форс.«Мы хотели посмотреть, может ли активированный уголь быть вариантом, поскольку он дешево, стабилен и сделан в масштабе».

Активированный уголь используется во многих приложениях для очистки, таких как фильтры для воды, но обычно он не может захватить и удерживать CO2 с воздуха.Форс и его коллеги предположили, что если активированный уголь может быть заряжен, как батарея, это может быть подходящим материалом для захвата углерода.

При зарядке батареи заряженные ионы вставляются в один из электродов батареи.Исследователи предположили, что зарядка активированного древесного угля химическими соединениями, называемыми гидроксидами, сделает его подходящей для захвата углерода, поскольку гидроксиды образуют обратимые связи с CO2.

Команда использовала процесс зарядки, похожий на аккумулятор, чтобы зарядить недорогую активированную древесную ткань с ионами гидроксида.В этом процессе ткань по существу действует как электрод в аккумуляторе, а ионы гидроксида накапливаются в крошечных порах древесного угля.В конце процесса зарядки уголь удаляется из «батареи», вымывается и высушивается.

Тесты заряженной губки древесного угля показали, что она может успешно захватить CO2 непосредственно из воздуха благодаря механизму связывания гидроксидов.

«Это новый способ сделать материалы, используя процесс, похожий на аккумулятор»,-сказал Форс.«И скорости захвата CO2 уже сопоставимы с действующими материалами. Но что еще более многообещающе, так это то, что этот метод может быть гораздо менее энергоемким, поскольку нам не требуется высокие температуры для сбора CO2 и восстановления губки древесного угля».

Чтобы собрать CO2 из древесного угля, чтобы его можно было очистить и хранить, материал нагревается, чтобы отменить связи гидроксид-CO2.В большинстве материалов, которые в настоящее время используются для захвата CO2 из воздуха, материалы должны быть нагреты до температуры до 900 ° C, часто используя природный газ.

Тем не менее, заряженные углевые губки, разработанные командой Кембриджа, требуют только отопления до 90–100 ° C, температуры, которые могут быть достигнуты с использованием возобновляемой электроэнергии.Материалы нагреваются с помощью резистивного нагрева, что по существу нагревает их изнутри, что делает процесс быстрее и менее энергоемким.

Материалы, однако, имеют ограничения, над которыми сейчас работают исследователи.«Сейчас мы работаем над увеличением количества углекислого газа, который может быть запечатлен, и, в частности, при влажных условиях, когда наша производительность снижается», - сказал Форс.

Исследователи говорят, что их подход может быть полезен в областях за пределами захвата углерода, поскольку поры в древесном угле и вставленные в них ионы могут быть точно настроены, чтобы захватить диапазон молекул.

«Этот подход был своего рода сумасшедшей идеей, которую мы придумали во время блокировки Covid-19, поэтому всегда интересно, когда эти идеи на самом деле работают»,-сказал Форс.«Этот подход открывает дверь для изготовления всех видов материалов для разных применений, таким образом, это просто и энергоэффективно».

Был подан патент, и исследование коммерциализируется при поддержке Cambridge Enterprise, группы коммерциализации университета.

More information: Alexander Forse et al, Capturing carbon dioxide from air with charged-sorbents, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07449-2. www.nature.com/articles/s41586-024-07449-2 🔗

Получи бесплатную еженедельную рассылку со ссылками на репозитории и лонгриды самых интересных историй о стартапах 🚀, AI технологиях 👩‍💻 и программировании 💻!
Присоединяйся к тысячам читателей для получения одного еженедельного письма

Подписывайся на нас:

Нашли ошибку в тексте? Напишите нам.

Добавляй ЛРНЧ в свою ленту Google Новостей.
Читайте далее 📖

Тепловой регулятор может повысить безопасность литий-ионных батарей высокой емкости

6/22/2024 · 5 мин. чтения

Тепловой регулятор может повысить безопасность литий-ионных батарей высокой емкости

Новые полимерные электролитные мембраны для топливных элементов могут работать при 250 ° C

6/21/2024 · 5 мин. чтения

Новые полимерные электролитные мембраны для топливных элементов могут работать при 250 ° C