Nebrangus į bateriją panašus įrenginys kraunant sulaiko anglies dioksidą


Tyrėjai sukūrė nebrangų įrenginį, kuris kraunant gali pasirinktinai surinkti anglies dioksido dujas. Tada, kai jis išleidžiamas, CO2 gali būti išleidžiamas kontroliuojamu būdu ir surenkamas pakartotinai panaudoti arba atsakingai šalinamas.

Superkondensatoriaus įtaisas, panašus į įkraunamą bateriją, yra dviejų pensų monetos dydžio ir iš dalies pagamintas iš tvarių medžiagų, įskaitant kokoso kevalus ir jūros vandenį.

Kembridžo universiteto mokslininkų sukurtas superkondensatorius gali padėti naudoti anglies surinkimo ir saugojimo technologijas daug mažesnėmis sąnaudomis. Per metus į atmosferą išleidžiama apie 35 milijardus tonų CO2, todėl skubiai reikia sprendimų, kaip panaikinti šiuos išmetimus ir įveikti klimato krizę. Šiuo metu pažangiausios anglies dioksido surinkimo technologijos reikalauja daug energijos ir yra brangios.

Superkondensatorius susideda iš dviejų teigiamo ir neigiamo krūvio elektrodų. Trevoro Binfordo vadovaujamame darbe, baigiant magistro studijas Kembridže, komanda bandė keisti įtampą nuo neigiamos prie teigiamos, kad pailgintų įkrovimo laiką nuo ankstesnių eksperimentų. Tai pagerino superkondensatoriaus gebėjimą užfiksuoti anglį.

„Mes nustatėme, kad lėtai keičiant srovę tarp plokščių galime surinkti dvigubai daugiau CO2 nei anksčiau“, – sakė tyrimui vadovavęs daktaras Alexanderis Forse’as iš Kembridžo Yusufo Hamiedo Chemijos katedros.

„Mūsų superkondensatoriaus įkrovimo ir iškrovimo procesas potencialiai sunaudoja mažiau energijos nei dabar pramonėje naudojamas aminų šildymo procesas“, – sakė Forse. „Kiti mūsų klausimai apims tikslių CO2 surinkimo mechanizmų tyrimą ir jų tobulinimą. Tada bus didinimo klausimas.

Rezultatai skelbiami žurnale Nanoscale.

Superkondensatorius yra panašus į įkraunamą bateriją, tačiau pagrindinis skirtumas yra tai, kaip du įrenginiai kaupia įkrovą. Akumuliatorius naudoja chemines reakcijas, kad išlaikytų ir išlaisvintų krūvį, o superkondensatorius nesiremia cheminėmis reakcijomis. Vietoj to, jis priklauso nuo elektronų judėjimo tarp elektrodų, todėl jis suyra ilgiau ir tarnauja ilgiau.

„Komprorisas yra tas, kad superkondensatoriai negali išlaikyti tiek daug įkrovos, kiek baterijos, bet tokiems dalykams kaip anglies dioksido surinkimas pirmenybę teikiame patvarumui“, – sakė bendraautorė Grace Mapstone. „Geriausia tai, kad superkondensatoriams gaminti naudojamos medžiagos yra pigios ir gausios. Elektrodai pagaminti iš anglies, kuri gaunama iš kokoso kevalų atliekų.

„Norime naudoti medžiagas, kurios yra inertiškos, nekenkia aplinkai ir kurias turime išmesti rečiau. Pavyzdžiui, CO2 ištirpsta į vandens pagrindu pagamintą elektrolitą, kuris iš esmės yra jūros vanduo.

Tačiau šis superkondensatorius nesugeria CO2 spontaniškai: jis turi būti įkraunamas, kad įsiurbtų CO2. Kai elektrodai įkraunami, neigiama plokštelė traukia CO2 dujas, nepaisydama kitų emisijų, tokių kaip deguonis, azotas ir vanduo, kurie nedaro įtakos klimato kaitai. Naudojant šį metodą, superkondensatorius sugauna anglį ir kaupia energiją.

Bendraautorius dr. Israel Temprano prisidėjo prie projekto, sukurdamas prietaiso dujų analizės techniką. Ši technika naudoja slėgio jutiklį, kuris reaguoja į dujų adsorbcijos pokyčius elektrocheminiame įrenginyje. Temprano indėlio rezultatai padeda susiaurinti tikslų mechanizmą, veikiantį superkondensatoriaus viduje, kai CO2 absorbuojamas ir išleidžiamas. Norint padidinti superkondensatorių, būtina suprasti šiuos mechanizmus, galimus nuostolius ir skilimo kelius.

“Ši tyrimų sritis yra labai nauja, todėl tikslus mechanizmas, veikiantis superkondensatoriaus viduje, vis dar nežinomas”, – sakė Temprano.

Nuoroda: Binford TB, Mapstone G, Temprano I, Forse AC. Supertalpinio svyruojančios adsorbcijos CO2 surinkimo pajėgumų padidinimas derinant įkrovimo protokolus. Nano skalė. Paskelbta internete 2022 m. gegužės 19 d. doi:10.1039/D2NR00748G

Šis straipsnis buvo iš naujo paskelbtas iš toliau pateikto medžiagų. Pastaba: medžiaga gali būti redaguota dėl ilgio ir turinio. Norėdami gauti daugiau informacijos, susisiekite su nurodytu šaltiniu.