Selektive Graphen-Membranen könnte beleben carbon-capture-Technologie

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Konzept zeigt Versprechen als eine Möglichkeit, zu umgehen, die Energie, die Strafen von zahlreichen industriellen Trennungen

Quelle: © Kumar Agrawal/EPFL

Wissenschaftler haben polymer-funktionalisierten single-layer-Graphen-Membranen über die postcombustion carbon capture target

Wissenschaftler entwickelt haben, die Membranen, die Sie trennen, Kohlendioxid, Stickstoff. Die Membranen verfügen über poröse Graphen-verziert mit Polymeren und nutzen Wechselwirkungen zwischen den Polymeren und Kohlenstoff-Dioxid, ein system zu schaffen, die selektiv filtern Kohlendioxid aus rauchgas.

Kohlenstoff-Abscheidung und-Speicherung ist und bleibt eine der aussichtsreichsten Strategien zur Begrenzung der Auswirkungen von Kohlenstoff-Emissionen. Einige Industrieanlagen, die bereits capture Kohlendioxid mit Amin-Sorbentien, wo die Heizung regeneriert sich der Amine und entfernt das Kohlendioxid – aber dieser Prozess ist energieintensiv.

Nun, Wissenschaftler unter der Leitung von Kumar Agrawal an der Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL) haben eine polymer-funktionalisierten Graphen-Membran, die Konkurrenz der Industrie den aktuellen Ansatz und stellen eine weitere Energie-effiziente Methode zum filtern von Kohlendioxid aus industriellen Emissionen. “Wir entwickelten die Membran bei gleichzeitiger Optimierung der zwei Aspekte, die entscheidend für die Trennung: die selektive Schicht Dicke und die Affinität für Kohlendioxid”, sagt Argawal.

Im Gegensatz zu den Sorbentien, Membranen arbeiten in einem steady-state. Kohlendioxid im Abgas gepumpt auf der Membran in Wechselwirkung mit den Polymeren auf der Oberfläche. Diese Interaktionen aufbauen, eine höhere Konzentration von Kohlendioxid über Stickstoff an der Oberfläche und die Konzentration Unterschied bewirkt, dass Kohlendioxid, durch die Membran Poren. “Auf eine Weise sind wir regeneriert automatisch”, erklärt Argawal.

Die Membranen, die sind viel dünner als bisherige Membranen, haben eine Selektivität von 22,5 und der permeanz von 6180 gas permeation units (GPU), die über die Ziele von 20 und 1000 GPU-festgelegt durch das US Department of Energy. Dies bedeutet, dass die Membran blockt 96% der Stickstoff im rauchgas und lässt sich durch eine kleine Menge, um sicherzustellen, dass seine Poren nicht blockiert durch Stickstoff, wodurch Kohlendioxid-Filterung durch schnell.

“Die meisten wirkungsvolle Aspekt ist die Erstellung von hochwertigen Proben von single-layer-poröse Graphen-polymer-hybrid-Membranen, die Kommentare von Sankar Nair, die Forschungen der Einsatz von nanoporösen Membranen in der regenerativen und sauberen Energien an der Georgia Institute of Technology, USA. ‘Praktische large-scale-Anwendungen können über einen längeren Weg zu gehen.’

Das team hat zwar nur Zentimeter-size-Versionen Ihrer Membran, Agrawal sagt, Sie könnte sich letztlich als alter carbon-capture-Technologie, sowie andere industrielle Trennungen. “Wenn Sie können es tun, Kohlendioxid und Stickstoff, die Sie tun können, ist es für jedes Molekül.’

Referenzen

Dieser Artikel ist open access

G Er et al, Energy Environ. Sci., 2019, DOI: 10.1039/c9ee01238a