Selettiva membrane di grafene potrebbe rinvigorire la tecnologia di cattura del carbonio

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Concetto mostra la promessa come un modo per aggirare l’energia sanzioni di lavoro, separazioni

Fonte: © Kumar Agrawal/EPFL

Gli scienziati hanno fatto di polimeri caricati singolo strato di grafene membrane che superano la postcombustione e di cattura del carbonio di destinazione

Gli scienziati hanno sviluppato le membrane che separano il biossido di carbonio dall’azoto. Le membrane funzione poroso grafene decorate con polimeri e utilizzo interazioni tra polimeri e di biossido di carbonio per creare un sistema in grado di filtrare in modo selettivo biossido di carbonio di gas di scarico.

Cattura e stoccaggio del carbonio rimane una delle più promettenti strategie per limitare l’impatto delle emissioni di carbonio. Alcuni impianti industriali già la cattura di anidride carbonica utilizzando amine assorbenti, quali il riscaldamento rigenera le ammine e rimuove l’anidride carbonica, ma questo processo intensivo di energia.

Ora, gli scienziati guidati da Kumar Agrawal presso l’Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Losanna (EPFL) hanno progettato un polimero funzionalizzate membrana di grafene che può competere con l’industria dell’approccio attuale e presente una energia più efficiente metodo per filtrare biossido di carbonio di emissioni industriali. “Abbiamo progettato la membrana ottimizzando i due aspetti che sono fondamentali per la separazione: il selettiva spessore dello strato e l’affinità per il biossido di carbonio,’ dice Argawal.

A differenza di assorbenti, membrane operare in uno stato stazionario. Di biossido di carbonio nel gas di scarico pompato sulla membrana interagisce con i polimeri in superficie. Queste interazioni costruire una maggiore concentrazione di biossido di carbonio, di azoto, di interfaccia, e a differenza di concentrazione cause di biossido di carbonio di passare attraverso i pori della membrana. ‘In un certo modo, si rigenera automaticamente, spiega Argawal.

Le membrane, che sono molto più sottili esistenti membrane, hanno una selettività di 22,5 e permeanza di 6180 permeabilità al gas units (GPU), superando gli obiettivi del 20 e 1000 di GPU impostata dal Dipartimento dell’Energia statunitense. Questo significa che la membrana blocchi 96% di azoto nei gas di scarico di sicurezza consente il passaggio di una piccola quantità per assicurarsi i suoi pori non sono bloccato da azoto, che mantiene il biossido di carbonio filtra attraverso rapidamente.

‘Più impattanti aspetto è la preparazione di alta qualità campioni del singolo strato poroso di grafene-polimero ibrido membrane, commenti Sankar Nair, che ricerca l’uso di membrane nanoporose in energia rinnovabile e pulita presso il Georgia Institute of Technology, USA. Pratiche applicazioni di grandi dimensioni possono avere una strada più lunga per andare.’

Mentre la squadra ha fatto solo centimetro di versioni di dimensioni della loro membrana, Agrawal dice che alla fine potrebbe alterare la tecnologia di cattura del carbonio, così come per altri settori di separazioni. ‘Se si può fare per il diossido di carbonio e di azoto, si può fare per qualsiasi molecola.’

Riferimenti

Questo articolo è l’accesso aperto

G He et al, Energia Environ. Sic., 2019, DOI: 10.1039/c9ee01238a