Tyrėjai kuria superkondensatorių įrenginį, kuris padeda sumažinti CO2 išmetimą


Mokslininkai sukūrė nebrangų įrenginį, galintį pasirinktinai surinkti anglies dioksido dujas kraunant. Kai jis išmetamas, CO2 gali būti platinamas kontroliuojamu būdu ir kaupiamas pakartotiniam naudojimui arba šalinimui.

Vaizdo kreditas: petrmalinak / Shutterstock.com

Superkondensatoriaus įtaisas yra dviejų pensų monetos dydžio ir iš dalies sukurtas iš tvarių medžiagų, tokių kaip kokoso kevalai ir jūros vanduo.

Superkondensatorius, sukurtas mokslininkų Kembridžo universitetas, galėtų padėti kurti anglies dioksido surinkimo ir saugojimo naujoves už daug pigesnę kainą. Kasmet apie 35 mlrd. tonų CO2 yra išmetami į orą, todėl labai reikalingos alternatyvos, kaip išvengti šių teršalų ir išspręsti klimato krizę. Pačios sudėtingiausios anglies surinkimo technologijos šiuo metu reikalauja daug energijos ir brangios.

Bendraautoriai Israel Temprano ir Grace Mapstone. Vaizdo kreditas: Gabriella Bocchetti

Superkondensatorius sudarytas iš dviejų elektrodų, vieno teigiamo ir kito neigiamo krūvio. Grupė bandė pakeisti neigiamą įtampą į teigiamą, kad prailgintų įkrovimo laiką nuo ankstesnių bandymų, kuriems vadovavo Trevoras Binfordas, baigdamas magistro studijas Kembridže. Tai padidino superkondensatoriaus gebėjimą užfiksuoti anglį.

Mes nustatėme, kad lėtai keičiant srovę tarp plokščių galime užfiksuoti dvigubą CO kiekį2 nei anksčiau.

Dr Alexander Forse, tyrimo vadovas ir profesorius, Yusuf Hamied Chemijos katedra, Kembridžo universitetas

Mūsų superkondensatoriaus įkrovimo ir iškrovimo procesas potencialiai sunaudoja mažiau energijos nei dabar pramonėje naudojamas aminų šildymo procesas. Kiti mūsų klausimai bus susiję su tikslių CO mechanizmų tyrimu2 juos užfiksuoti ir tobulinti. Tada bus didinimo klausimas“, – pridūrė Forse.

Rezultatai skelbiami žurnale Nano skalė.

Didžiausias skirtumas tarp superkondensatoriaus ir įkraunamos baterijos yra tai, kaip abu įrenginiai išlaiko įkrovą. Akumuliatorius priklauso nuo cheminių reakcijų, kad išlaikytų ir išskirtų krūvį, o superkondensatorius to nedaro. Jis veikiau turi pasikliauti elektronų judėjimu tarp elektrodų, todėl jis skaidosi lėčiau ir tarnauja ilgiau.

Kompromisas yra tas, kad superkondensatoriai negali sukaupti tiek daug įkrovos, kiek baterijos, tačiau tokiems dalykams kaip anglies surinkimas pirmenybę teikiame patvarumui. Geriausia tai, kad superkondensatoriams gaminti naudojamos pigios ir gausios medžiagos. Elektrodai pagaminti iš anglies, kuri gaunama iš kokoso kevalų atliekų.

Grace Mapstone, Kembridžo universiteto tyrimo bendraautorė

Norime naudoti medžiagas, kurios yra inertiškos, nekenkia aplinkai ir kurias turime išmesti rečiau. Pavyzdžiui, CO2 ištirpsta į vandens pagrindo elektrolitą, kuris iš esmės yra jūros vanduo“, – sakė Mapstone.

Tačiau šis superkondensatorius neįgyja CO2 atskirai – jis turi būti įkrautas taip, kad surinktų CO2. Kai elektrodai įkraunami, neigiama plokštė sugeria CO2 dujas, neatsižvelgiant į kitas emisijas, kurios neprisideda prie pasaulinės klimato kaitos, pavyzdžiui, deguonies, azoto ir vandens. Superkondensatorius sugauna anglies dioksidą, kartu kaupdamas energiją naudojant šią techniką.

Daktaras Israel Temprano, bendraautorius, toliau dirbo kurdamas prietaiso dujų analizės metodą. Metodas naudoja slėgio jutiklį, kuris nustato dujų adsorbcijos pokyčius elektrocheminiame įrenginyje.

Temprano indėlio išvados padeda geriau suprasti superkondensatoriaus viduje veikiantį mechanizmą, kai CO2 absorbuojamas ir išsiskiria. Norint visiškai įdiegti superkondensatorių, būtina pripažinti šiuos procesus, galimus nuostolius ir degradacijos kelius.

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

Dr. Forse gavo ateities lyderių stipendiją iš JK mokslinių tyrimų ir inovacijų schemos, kuri skirta naujos kartos puikiems tyrimams ir technologijoms kurti.

Žurnalo nuoroda

Binfordas, TB, ir kt. (2022) Didinant supertalpinės svyruojančios adsorbcijos CO pajėgumą2 užfiksuoti derinant įkrovimo protokolus. Nano skalė. doi.org/10.1039/D2NR00748G.

Šaltinis: https://www.cam.ac.uk/