За да се намерят начини за извличане на въглероден диоксид

За да се намерят способи за добиване на въглероден диоксид от въздуха или от изгорелите газове на електроцентрали и по-късно да се трансформира в нещо потребно, търсенето е в международен мащаб. Една от по-обещаващите хрумвания е да се трансформира в устойчиво гориво, което може да размени изкопаемите горива в някои приложения. Но множеството такива процеси на превръщане са имали проблеми с ниска въглеродна успеваемост или създават горива, които могат да бъдат сложни за обработка, токсични или запалими. Сега откриватели от Масачузетският софтуерен институт (MIT) и Харвардския университет са създали ефикасен развой, който може да преобразува въглеродния диоксид във формиат - течен или корав материал, който може да се употребява като водород или метанол за зареждане на горивна клетка и генериране на електричество. Калиевият или натриевият формиат, който към този момент се създава в промишлени мащаби и нормално се употребява като размразител за пътища и тротоари, е нетоксичен, невъзпламеняем, елементарен за предпазване и превозване и може да остане постоянен в елементарни стоманени резервоари, които да се употребяват месеци или даже години, след производството му. Ето какво описват от Разузнавателна служба на Турция за създаването: Новият развой, създаден от докторантите на MIT Джън Джан, Жичу Рен и Александър Х. Куин, докторантът на Харвардския университет Дауей Си и професор Джу Ли от Масачузетския софтуерен институт, е разказан тази в документ с отворен достъп в Cell Reports Physical Science. Целият развой, в това число хващане и електрохимично преобразяване на газа в корав формиат на прахуляк, който по-късно се употребява в горивна клетка за произвеждане на електричество, беше демонстриран в дребен лабораторен мащаб. Изследователите обаче чакат да бъде мащабируем, тъй че да може да обезпечава топлота и сила без излъчвания на обособени домове и даже да се употребява в индустриални или мрежови приложения. Други подходи за преобразяване на въглероден диоксид в гориво, както изяснява проф. Ли, нормално включват двуетапен развой: първо газът се улавя химически и се трансформира в твърда форма като калциев карбонат, по-късно по-късно този материал се нагрява, с цел да изгони въглеродния диоксид и да го преобразува към суровина за гориво като въглероден окис. Тази втора стъпка има доста ниска успеваемост, като нормално трансформира по-малко от 20 % от газообразния въглероден диоксид в стремежи артикул, споделя Ли. За разлика от това, новият развой реализира превръщане от над 90 % и отстрани нуждата от неефективната стъпка на нагряване, като първо преобразува въглеродния диоксид в междинна форма, течен железен бикарбонат. Тази течност по-късно се преобразува електрохимично в течен калиев или натриев формиат - в електролизатор, който употребява нисковъглеродно електричество, да вземем за пример нуклеарна, вятърна или слънчева сила. Полученият мощно съсредоточен течен разтвор на калиев или натриев формиат може по-късно да бъде изсушен, да вземем за пример посредством слънчево изпаряване, с цел да се получи корав прахуляк, който е доста постоянен и може да се съхранява в елементарни стоманени резервоари с години или даже десетилетия, споделя Ли. Няколко стъпки на оптимизация, създадени от екипа, направиха всичко друго в смяната на неефикасен развой на химическо превръщане в практично решение, споделя Ли, който има взаимни назначения в отделите по нуклеарни науки и инженерство и по просвета за материалите и инженерство. Процесът на хващане и превръщане на въглерод включва първо хващане въз основата на алкален разтвор, който концентрира въглеродния диоксид, или от съсредоточени потоци, като да вземем за пример излъчвания от електроцентрали, или от източници с доста ниска централизация, даже навън, под формата на течен метал- разтвор на бикарбонат. След това, посредством потреблението на електролизатор с катионно-обменна мембрана, този бикарбонат се трансформира електрохимично в твърди формиатни кристали с въглеродна успеваемост над 96 %, което е доказано в лабораторните опити на екипа. Тези кристали имат безграничен период на валидност, като остават толкоз постоянни, че могат да се съхраняват с години или даже десетилетия, с дребна или без никаква загуба. За съпоставяне, даже най-хубавите налични практични резервоари за предпазване на водород разрешават газът да изтича със скорост от към 1 % дневно, изключвайки всевъзможни използва, които биха претендирали предпазване през цялата година, споделя Ли. Метанолът, друга необятно проучена опция за преобразяване на въглеродния диоксид в гориво, използваемо в горивни кафези, е токсично вещество, което не може елементарно да се приспособява за потребление в обстановки, при които приключването може да съставлява заплаха за здравето. Форматът, въпреки това, се употребява необятно и се смята за незлокачествен, съгласно националните стандарти за сигурност. Няколко усъвършенствания изясняват доста по-голямат успеваемост на този развой. Първо, деликатният дизайн на мембранните материали и тяхната настройка преодолява проблем, с който са се сблъскали предходни опити за такава система, при който натрупването на избрани химически странични артикули трансформира pH, което кара системата непрекъснато да губи успеваемост с течение на времето. „ Традиционно е мъчно да се реализира дълготрайно, устойчиво, непрестанно превръщане на суровините “, споделя Джан. „ Ключът към нашата система е да реализираме pH баланс за превръщане в стационарно положение. “ За да реализират това, откривателите направиха термодинамично моделиране, с цел да проектират новия развой, тъй че да е химически уравновесен и pH да остане в устойчиво положение без смяна в киселинността с течение на времето. Следователно той може да продължи да работи дейно за дълги интервали от време. При техните проби системата е работила над 200 часа без доста понижаване на изхода. Целият развой може да се извърши при температура на околната среда и релативно ниско налягане (около пет пъти атмосферното налягане). Друг проблем е, че нежеланите странични реакции създават други химически артикули, които не са потребни, само че екипът измисли метод да предотврати тези странични реакции посредством въвеждането на спомагателен „ буферен “ пласт от обогатена с бикарбонат фибростъкло вълна, която блокира тези реакции. Екипът също построи горивна клетка, особено усъвършенствана за потреблението на това формиатно гориво за произвеждане на електричество. Съхранените формиатни частици просто се разтварят във вода и се изпомпват в горивната клетка, в случай че е належащо. Въпреки че твърдото гориво е доста по-тежко от чистия водород, когато се вземат поради тежестта и размерът на резервоарите за газ под високо налягане, нужни за запазване на водород, крайният резултат е произвеждане на електрическа енергия, близо до паритета за даден размер за предпазване, споделя Ли. Форматното гориво евентуално може да бъде приспособено за всичко - от домашни единици до широкомащабни промишлени приложения или системи за предпазване в мрежов мащаб, споделят откривателите. Първоначалните домашен приложения може да включват електролизиращ модул с размерите на ледник за хващане и превръщане на въглеродния диоксид във формиат, който може да се съхранява в под земята контейнер или контейнер на покрива. След това, когато е належащо, прахообразното твърдо вещество се смесва с вода и се подава в горивна клетка, с цел да се обезпечи сила и топлота. „ Това е за демонстрации в общността или семейството “, споделя Джан, „ само че ние имаме вяра, че и в бъдеще може да е добре за фабриките или мрежата. “ „ Икономиката на формиата е завладяваща идея, защото солите на формиата на метала са доста доброкачествени и постоянни и вълнуващ енергиен притежател “, споделя Тед Сарджънт, професор по химия и по електротехника и компютърно инженерство в Северозападния университет, който не е бил обвързван с тази разработка. „ Авторите са показали нараснала успеваемост при превръщането на течност в течност от бикарбонатна суровина към формиат и са посочили, че тези горива могат да се употребяват по-късно за произвеждане на електричество “, споделя той. Разработката е подкрепена от Службата за просвета на Министерството на енергетиката на Съединени американски щати, оповестяват още от MIT. Оригиналната публикация е налична. За повече информация - запознайте се с обявата на научния екип,  която е с отворен достъп