Jak technologia elektrochemiczna zmienia wychwytywanie dwutlenku węgla?

Cdwutlenek węgla (CO₂) Jaser Odgrywa kluczową rolę w procesie sekwestracji, którego celem jest zapobieganie uwalnianiu odpadowego dwutlenku węgla₂ do atmosfery i łagodzić szkodliwy wpływ spalania paliw kopalnych na globalne ocieplenie.

Źródło zdjęcia: Jeff Vitlow/Rice University

Jednak obecne technologie wykorzystujące energię odnawialną do dwutlenku węgla₂ Zarządzanie, znane jako elektrochemiczne wychwytywanie węgla, stoi przed wyzwaniami, takimi jak niski współczynnik wychwytu, wrażliwość na tlen, złożoność systemu i wysokie koszty.

Aby obejść te ograniczenia i obniżyć całkowity koszt wychwytywania dwutlenku węgla w różnych źródłach emisji, zespół naukowców i inżynierów z Uniwersytet Ryżowy Opracowana innowacyjna technologia.

Niedawno opublikowane w czasopiśmie NaturaTen pionierski system może znacząco wpłynąć na branżę, pomagając sektorowi osiągnąć cele klimatyczne na lata 2030 i 2050, wyznaczając jednocześnie nowe standardy transformacji energetycznej.

Oczekuje się, że system, próbując doprowadzić do wychwytu węgla z peryferii, odegra główną rolę w elektrochemicznym wychwytywaniu dwutlenku węgla, a tym samym w walce ze zmianami klimatycznymi.

Technologia na ruchomej skali

Technologia opracowana przez zespół to reaktor, który ma zdolność do ekstrakcji dwutlenku węgla bezpośrednio z wielu różnych źródeł, od powietrza atmosferycznego po gazy spalinowe.

Reaktor ten wykorzystuje energię elektryczną do zainicjowania reakcji elektrochemicznej z udziałem wody i tlenu, umożliwiającej wydajną absorpcję dwutlenku węgla₂ cząstek stałych i osiągnąć wysokie wskaźniki wychwytywania węgla (>98%) w określonych zastosowaniach.¹

Co więcej, zespół z Rice University zajął się kolejną krytyczną wadą istniejących technologii. Większość obecnych rozwiązań opiera się na rozbudowanej scentralizowanej infrastrukturze, która ogranicza dostęp do technologii i korzystanie z niej do określonych lokalizacji i użytkowników. Jednak technologia opracowana przez zespół Rice’a jest bardzo wszechstronna i może być stosowana w różnych zastosowaniach wychwytywania dwutlenku węgla, uwzględniając różne skale wdrożenia.

Technologia może być skalowana do warunków przemysłowych ⎯ Elektrownie i zakłady chemiczne ⎯ Ale wspaniałe jest to, że pozwala na użycie na małą skalę: mogę go używać nawet w moim biurze.

Haotian Wang, Cpołówki i Bmolekularny HinżynierUniwersytet Ryżowy

Kolejną ważną zaletą tej technologii jest jej bezchemiczne działanie, eliminujące wytwarzanie szkodliwych substancji. Eliminuje również konieczność wstępnej obróbki, takiej jak podgrzewanie lub prasowanie, które są zwykle wymagane w tradycyjnych praktykach i mogą osiągnąć ekstremalnie wysokie temperatury do 900°C.¹

Opracowany przez zespół reaktor można łatwo podłączyć do źródła zasilania i bez skomplikowanej konfiguracji realizuje funkcję elektrochemicznego wychwytywania węgla.

Niski ślad węglowy

Co więcej, ta przełomowa technologia reaktora ma bardzo ograniczony ślad węglowy, zwłaszcza gdy jest zasilana energią elektryczną wytwarzaną z odnawialnych źródeł energii.

Rosnąca popularność odnawialnych źródeł energii sprawia, że ​​technologia ta jest bardziej obiecująca pod względem jej potencjału zastosowań, ponieważ zmniejszenie zużycia energii na wejściu sprawia, że ​​wychwytywanie emisji z innych źródeł jest bardziej wydajne.

Moglibyśmy na przykład pobierać dwutlenek węgla z atmosfery i stale wstrzykiwać ten skoncentrowany gaz do szklarni, aby stymulować wzrost roślin. Słyszeliśmy od firm zajmujących się technologią kosmiczną zainteresowanych użyciem urządzenia na stacjach kosmicznych do usuwania dwutlenku węgla z astronautów.

Haotian Wang, Cpołówki i Bmolekularny HinżynierUniwersytet Ryżowy

Reaktor zespołu został skonstruowany z katodą ułatwiającą redukcję tlenu, anodą do przeprowadzania reakcji wydzielania tlenu oraz zwartym, ale porowatym złożem stałego elektrolitu, umożliwiającym wydajne przewodzenie jonów. Chociaż początkowo został opracowany w celu zmniejszenia emisji dwutlenku węgla₂ W paliwach płynnych i roztworach nadtlenku wodoru zespół zaobserwował podczas eksperymentów strumień pęcherzyków wydobywający się z reaktora.

Chociaż początkowo uznano to za nieistotne zjawisko, dalsze badania ujawniły bezpośredni związek między obecną aplikacją a liczbą wytwarzanych bąbelków. To powiązanie wskazuje na nielosowy proces, który prowadzi do głębszego zrozumienia zachowania reaktora.

Opierając się na latach pracy, zespół wykorzystał te obserwacje do ulepszenia projektu reaktora, w wyniku czego powstała wydajna technologia elektrochemiczna o ogromnym potencjale zmiany przyszłości wychwytywania dwutlenku węgla.

Technologia elektrochemiczna opracowana przez zespół z Rice University stanowi znaczący postęp w wychwytywaniu dwutlenku węgla. Odnosząc się do ograniczeń obecnych technologii, oferując wszechstronność, działanie wolne od chemikaliów i niski ślad węglowy, ten innowacyjny reaktor może odegrać kluczową rolę w łagodzeniu zmian klimatu i osiąganiu celów zrównoważonej redukcji emisji dwutlenku węgla.

Referencje i dodatkowe lektury

1. Urządzenie elektrochemiczne wychwytuje dwutlenek węgla za naciśnięciem jednego przycisku (2023) Aktualności Ryż | Wiadomości i relacje z mediami | Uniwersytet Ryżowy. Dostępne o: https://news.rice.edu/news/2023/electrochemical-device-captures-carbon-dioxide-flick-switch
2. Zhou, ur. i in. (2023) „Ciągłe wychwytywanie węgla w stałym reaktorze elektrochemicznym”, Natura618 (7967), s. 959-966. Dostępne o: https://www.nature.com/articles/s41586-023-06060-1.

Zastrzeżenie: Opinie wyrażone w niniejszym dokumencie są opiniami autora wyrażonymi we własnym imieniu i niekoniecznie reprezentują opinie AZoM.com Limited T/A AZoNetwork jest właścicielem i operatorem tej witryny. Niniejsze wyłączenie odpowiedzialności stanowi część warunków korzystania z tej witryny.