Новости космоса и технологий. » Химия » Управляемая мембрана для удаления углекислого газа из выхлопных газов

Управляемая мембрана для удаления углекислого газа из выхлопных газов

Опубликовал: Admin, 19-10-2020, 01:01, Химия, 41, 0

Управляемая мембрана для удаления углекислого газа из выхлопных газов

Новая система, разработанная инженерами-химиками Массачусетского технологического института, может обеспечить способ непрерывного удаления диоксида углерода из потока отходящих газов или даже из воздуха. Ключевым компонентом является мембрана с электрохимическим приводом, газопроницаемость которой можно включать и выключать по желанию без использования движущихся частей и относительно небольшой энергии.

Сами мембраны, изготовленные из анодированного оксида алюминия, имеют сотовую структуру, состоящую из шестиугольных отверстий, которые позволяют молекулы газа течь внутрь и наружу в открытом состоянии. Однако проход газа может быть заблокирован, когда тонкий слой металла электрически осаждается, чтобы покрыть поры мембраны. Работа описана в журнале Успехи науки , в статье профессора Т. Алана Хаттона, постдока Яюань Лю и четырех других.

Этот новый механизм «газового затвора» может применяться для непрерывного удаления диоксид углерода команда говорит, что из ряда промышленных выхлопных газов и из окружающего воздуха. Они создали экспериментальное устройство, демонстрирующее этот процесс в действии.

В устройстве используется углеродно-абсорбирующий материал с активным окислительно-восстановительным процессом, расположенный между двумя переключаемыми газовыми мембранами. Сорбент и вентильные мембраны находятся в тесном контакте друг с другом и погружены в органический электролит, чтобы обеспечить среду для перемещения ионов цинка вперед и назад. Эти две литниковые мембраны можно открывать или закрывать электрически путем переключения полярности напряжения между ними, заставляя ионы цинка перемещаться с одной стороны на другую. Ионы одновременно блокируют одну сторону, образуя металлическую пленку над ней, открывая другую, растворяя ее.

Когда слой сорбента открыт со стороны, где проходят отходящие газы, материал легко впитывает диоксид углерода, пока не достигнет своей емкости. Затем можно переключить напряжение, чтобы заблокировать сторону подачи и открыть другую сторону, где выделяется концентрированный поток почти чистого диоксида углерода.

Создав систему с чередующимися секциями мембраны, которые работают в противоположных фазах, система могла бы обеспечить непрерывную работу в таких условиях, как промышленный скруббер. В любой момент времени половина секций будет поглощать газ, а другая половина выпускать его.

«Это означает, что поток сырья поступает в систему с одного конца, а поток продукта выходит с другого в якобы непрерывном режиме», - говорит Хаттон. «Этот подход позволяет избежать многих технологических проблем», которые присутствуют в традиционной многоколоночной системе, в которой адсорбционные слои необходимо поочередно отключать, продувать и затем регенерировать, прежде чем снова подвергнуть воздействию подаваемого газа для начала следующего цикла адсорбции. В новой системе этапы продувки не требуются, и все этапы выполняются чисто внутри самого устройства.

Ключевым нововведением исследователей было использование гальваники как способа открытия и закрытия пор в материале. Попутно команда попробовала множество других подходов для обратимого закрытия пор в мембрана материал, например, использование крошечных магнитных сфер, которые можно было расположить так, чтобы блокировать отверстия в форме воронки, но эти другие методы оказались недостаточно эффективными. Тонкие металлические пленки могут быть особенно эффективными в качестве газовых барьеров, а ультратонкий слой, используемый в новой системе, требует минимального количества цинкового материала, который имеется в большом количестве и является недорогим.

«Это позволяет получить очень однородный слой покрытия с минимальным количеством материалов», - говорит Лю. Одним из значительных преимуществ метода гальваники является то, что после изменения состояния, будь то в открытом или закрытом положении, не требуется подвод энергии для поддержания этого состояния. Энергия требуется только для того, чтобы снова переключиться обратно.

Потенциально такая система могла бы внести важный вклад в ограничение выбросов парниковых газов в атмосферу и даже прямое улавливание в атмосферу уже выброшенного углекислого газа.

По словам Хаттона, несмотря на то, что первоначально группа сосредоточилась на проблеме отделения диоксида углерода от потока газов, система фактически могла быть адаптирована к широкому спектру процессов химического разделения и очистки.

«Мы очень взволнованы механизмом стробирования. Я думаю, что мы можем использовать его во множестве приложений, в различных конфигурациях», - говорит он. «Может быть, в микрофлюидных устройствах, или, может быть, мы могли бы использовать его для управления составом газа для химической реакции. Есть много разных возможностей».


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии