Суббота, 17 мая, 2025
Новости биотехнологий
No Result
View All Result
No Result
View All Result
Новости биотехнологий
No Result
View All Result
Home Биобезопасность

Газовые мембраны для сокращения промышленных выбросов

03.07.2020
Биобезопасность, Нанобиотехнологии
0
56
VIEWS
Share on FacebookShare on Twitter

Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики и Университета штата Теннесси, Ноксвилл, занимаются разработкой материалов для газовых мембран, чтобы расширить практические технологические возможности для сокращения выбросов углерода в промышленности.

[penci_related_posts title=”Вам также может быть интересно” number=”4″ style=”list” align=”none” displayby=”cat” orderby=”random”]

Результаты исследования демонстрируют метод изготовления мембранных материалов, который может преодолеть существующие узкие места в селективности и проницаемости – ключевых переменных, которые определяют эффективность улавливания углерода в реальных условиях.

«Часто существует компромисс между тем, насколько избирательно или проницаемо можно сделать мембраны, которые отфильтровывают углекислый газ, не пропуская другие газы. Идеальным сценарием является создание материалов с высокой проницаемостью и селективностью», – сказал Чжэньчжэнь Ян из UT. Химический факультет

Газовые мембраны являются многообещающей, но все еще развивающейся технологией для сокращения выбросов после сжигания или дымовых газов, производимых ископаемыми отраслями промышленности.

Концепция проста: тонкая пористая мембрана действует как фильтр для смесей выхлопных газов, избирательно позволяя углекислому газу или CO 2 свободно протекать в коллектор, в котором поддерживается пониженное давление, но предотвращается кислород, азот и другие газы. от мечения.

В отличие от существующих химических методов для захвата CO 2 от промышленных процессов , мембраны просты в установке и может работать без присмотра в течение длительного времени без каких – либо дополнительных шагов или дополнительных затрат энергии. Суть в том, что новые, экономически эффективные материалы необходимы для расширения технологии для коммерческого внедрения.

«Газовые мембраны нуждаются в давлении с одной стороны и, как правило, в вакууме с другой, чтобы поддерживать среду свободного потока, поэтому селективность и проницаемость материалов так важны для разработки технологии», – сказал Илья Попов из Отдела химических наук ORNL. «Неэффективные материалы требуют больше энергии для проталкивания газов через систему, поэтому современные материалы являются ключом к снижению затрат на электроэнергию».

Никакие природные и только несколько синтетических материалов не превысили так называемый верхний предел Робсона , известную границу, которая ограничивает, насколько селективными и проницаемыми могут быть большинство материалов до того, как эти показатели начнут падать.

Материалы с достаточно высокой селективностью и проницаемостью для эффективного разделения газа редки и часто изготавливаются из дорогих исходных материалов, производство которых требует либо длительного и утомительного синтеза, либо дорогостоящих катализаторов на основе переходных металлов.

«Мы решили проверить гипотезу о том, что введение атомов фтора в мембранные материалы может улучшить характеристики улавливания и разделения углерода», – сказал Ян.

Элемент фтор, используемый для производства потребительских товаров, таких как тефлон и зубная паста, обладает свойствами двуокиси углерода, что делает его привлекательным для применения с улавливанием углерода. Он также широко доступен, что делает его относительно доступным вариантом для недорогих методов изготовления. Исследования по фторсодержащим газовым мембранам были ограничены из-за фундаментальных проблем включения фтора в материалы для реализации его углеродной функциональности.

«Нашим первым шагом было создание уникального полимера на основе фтора с использованием простых химических методов и коммерчески доступных исходных материалов», – сказал Ян.

Затем исследователи преобразовали или карбонизировали материал, используя тепло, чтобы придать ему пористую структуру и функциональность, необходимые для улавливания CO 2 . Двухэтапный процесс позволил сохранить фторированные группы и повысить селективность по отношению к CO 2 в конечном материале, преодолев фундаментальное препятствие, встречающееся в других синтетических методах.

«Такой подход позволил получить материал с диоксидом углерода с высокой площадью поверхности и ультрамикропорами, который стабилен в условиях высоких температур», – сказал Ян. «Все эти факторы делают его перспективным кандидатом для мембран для улавливания и отделения углерода».

Новый дизайн материала способствует его исключительной производительности, наблюдаемой при высоких показателях селективности и проницаемости, которые превышают верхний предел Робсона, чего достигли лишь несколько материалов.

«Наш успех был материальным достижением, которое демонстрирует возможные пути использования фтора в будущих мембранных материалах. Более того, мы достигли этой цели, используя коммерчески доступные, недорогие исходные материалы», – сказал Поповс.

Основное открытие расширяет ограниченную библиотеку практических вариантов мембран для улавливания углерода и открывает новые направления для разработки фторированных мембран с другими функциональными возможностями, специфичными для конкретных задач.

Исследователи стремятся в дальнейшем исследовать механизм, с помощью которого фторсодержащие мембраны поглощают и транспортируют СО 2 , что является фундаментальным шагом, который будет способствовать разработке более совершенных систем улавливания углерода с материалами, специально предназначенными для улавливания выбросов СО 2 .


Источник: Национальная лаборатория Ок-Риджа
Автор: Эшли С. Хафф
Фото: Национальная лаборатория Ок-Риджа

Предыдущий

Ученые раскрыли эффект пустотного удержания полых нанореакторов

Следующий

Студенты создают «фантом» человеческого мозга для нейрохирургической практики

  • Конфиденциальность

© 2021-2024 Новости биотехнологий

  • БИОИНФОРМАТИКА
  • БИОБЕЗОПАСТНОСТЬ
  • НАНОБИОТЕХНОЛОГИИ
  • СИНТЕТИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ
  • ОТРАСЛЕВЫЕ БИОТЕХНОЛОГИИ
  • ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ
  • СТАРТАПЫ
  • COVID-19

© 2021-2024 Новости биотехнологий

Welcome Back!

Login to your account below

Forgotten Password?

Create New Account!

Fill the forms below to register

All fields are required. Log In

Retrieve your password

Please enter your username or email address to reset your password.

Log In
Просматривая этот сайт, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности