Исследователи из Департамента национальной лаборатории энергетики в Оук-Ридж и Университета Теннеси, Ноксвилл, развиваются газа мембранных материалов для расширения практических возможностей технологии для сокращения выбросов промышленного углекислого газа.
Результаты, опубликованные в чем демонстрируют способ изготовления мембранных материалов, которые могут преодолеть узкие места в селективность и проницаемость, ключевых переменных, которые управляют захвату углерода производительность в реальных условиях.
«Часто есть компромисс в том, как селективная или как проницаемый вы можете сделать мембранами, которые отфильтровывают углекислый газ, не позволяя других газов, чтобы пройти. Идеальный сценарий-это создание материалов с высокой проницаемостью и селективностью», — сказал Zhenzhen Ян отдела УТ по химии.
Газ мембран являются перспективным, но все еще развивающаяся технология для снижения пост-сгорания или выбросов дымовых газов, образующихся при ископаемом топливе промышленности.
Концепция проста: тонкая, пористая мембрана действует как фильтр для выхлопных газов, смесей, избирательно позволяя углекислый газ, или CO2, чтобы свободно проходить через в коллектор, который находится под пониженным давлением, но не допуская кислород, азот и другие газы из пятам.
В отличие от существующих химических методов для улавливания СО2 от промышленных процессов, мембраны просты в установке и может работать без присмотра в течение длительного периода без каких-либо дополнительных шагов или дополнительных затрат энергии. Загвоздка в том, что новые, экономически эффективные материалы нужны для наращивания технологии для коммерческого усыновления.
«Газовые мембраны нужно давление на одной стороне и, как правило, вакуум с другой для поддержания свободного потока среды, поэтому материалы селективность и проницаемость очень важно для развития технологий», — сказал Илья Поповы отделения химических наук Национальной лаборатории Ок-Риджа. «Неэффективные материалы требуют больше энергии, чтобы протолкнуть газы через систему, так и современные материалы являются залогом снижения затрат энергии на низком уровне».
Нет естественно и только несколько синтетических материалов превысили то, что называется Робсон верхний предел, известная граница, которая сдерживает как селективные и наиболее проницаемых материалов может быть до того, как эти ставки начинают падать.
Материалы с достаточно высокой селективности и проницаемости для эффективного разделения газа редки и чаще всего изготавливается из дорогих исходных материалов, при производстве которых необходимо либо долго и нудно синтеза или дорогостоящих переходных металлов в качестве катализаторов.
«Мы решили проверить гипотезу о том, что введение атомов фтора в мембранных материалов может улучшить и показатели разделения по улавливанию углекислого газа», — сказал Ян.
Элемента фтора, используемые для изготовления потребительских товаров, таких как тефлон и зубная паста, предлагает диоксид-philic свойства углерода, которые делают его привлекательным для углеродного захвата приложений. Он также широко доступны, что делает его относительно доступным вариантом для экономичных методов изготовления. Исследование фторированных газов мембранами была ограничена из-за фундаментальных проблем включения фтора в материалы, чтобы реализовать свои углерод-любящим функциональность.
«Нашим первым шагом было создание уникального фтором полимера на основе с помощью простых химических методов и коммерчески доступных исходных материалов», — сказал Ян.
Далее, исследователи преобразовали, или науглероживанный материал, используя тепло, чтобы дать ему пористую структуру и функциональность, необходимую для улавливания CO2. Двухступенчатый процесс сохранился фторированных групп и повысить селективность СО2 в окончательной материала, преодоление фундаментального препятствия, с которыми сталкиваются другие синтетические методы.
«Этот подход вылился в диоксид-philic углеродного материала с высокоразвитой поверхностью и ультра-микропор, что является стабильным в высокотемпературных условиях эксплуатации», — сказал Ян. «Все эти факторы делают его перспективным кандидатом для и разделения мембран по улавливанию углекислого газа.»
Новый дизайн материала способствует его исключительной производительности, наблюдавшиеся в высокая селективность и проницаемость ставки, которые превышают Робсон верхний предел, то лишь немногие из материалов достигли.
«Наш успех был материал достижением, которое демонстрирует допустимых маршрутов для использования фтора в будущем мембранных материалов. Кроме того, мы достигли этой цели с помощью коммерчески доступных, недорогих исходных материалов», — сказала Попова.
Основное открытие расширяет ограниченные библиотеки практические варианты для углеродного захвата мембранами и открывает новые направления для развития фторированных мембран с других целевых функций.
Исследователи намерены дальше исследовать механизм, посредством которого фторированных мембран поглощают и транспорт СО2, является основополагающим шагом, который будет информировать дизайн лучше углерода-захват системы с материалами, специально адаптированы, чтобы захватить выбросов CO2.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!