新型自形成膜可以分离出二氧化碳

纽卡斯尔大学的研究人员开发了一种新型的自形成膜,用于从气体混合物中分离出二氧化碳。它像咖啡过滤器一样工作,可以让无害气体(例如氮气)排入大气,可以处理二氧化碳。

研究小组认为,该系统可能适用于二氧化碳分离过程,以保护环境或用于反应工程。通过在膜操作过程中生长由银制成的膜的昂贵部分,它们大大降低了对银的需求和膜的成本。

这项研究成果发表在《能源与环境科学》杂志上,英国纽卡斯尔大学工程学院的NUAcT研究员Greg Mutch博士解释说:“我们不是用银制造整个膜,而是添加了少量的银并长大了。它在膜内增加了我们所需的功能。

“最重要的是,该膜的性能必须与现有的碳捕集工艺相竞争-事实上,它可能会大大减少所需设备的尺寸,并有可能降低运行成本。”

什么是碳捕集,为什么需要?

二氧化碳排放是气候变化的主要驱动力。目前,我们的气候比工业化前的温度大约高1°C。我们已经排放了足够的二氧化碳,使地球温度超过1.5°C(排放和变暖之间存在时滞),并且我们已经制定了国际协议以确保我们不会超过2°C。

超过2°C变暖将带来灾难性后果,包括对人类健康,食物供应,大规模移民和我们的环境的影响。我们迫切需要能够减少排放到大气中的二氧化碳量的新材料和新工艺-这些技术被称为碳捕集与封存(CCS)。

尽管我们在可再生能源和电动汽车方面做出了巨大努力,但世界仍主要使用化石燃料,因此我们不太可能及时减少这种贡献以将升温限制在2°C以下。

此外,政府间气候变化专门委员会等大型建模演习反复表明,减缓全球变暖的最具成本效益的方法总是涉及大量的CCS(与可再生能源技术相结合)。

自成膜

在以前从未尝试过的方法中,使用粒状和管状的氧化铝载体来生长银膜。将银添加到膜中,操作过程中遇到的条件迫使银在膜中生长,从而提高了性能。

使用X射线微计算机断层扫描技术,研究小组能够查看膜内部并确认CO 2和O 2的渗透会刺激银枝晶的自组装。

重要的是,通过渗透测量显示出膜的性能处于与现有的碳捕获工艺竞争所需的水平。膜的渗透率比所需的渗透率高一个数量级,而此类膜的CO 2通量最高。

Mutch博士补充说:“这些节省非常重要-碳捕集的成本是限制该技术应用的关键因素之一。膜性能有一个通用指标-“上限”。因为我们的膜依赖于独特的运输机制,我们避免了大多数膜材料的局限性,并且远远超出了上限!

“我们希望这项研究能激发出形成膜的新方法,降低成本,并引起人们对这种新型膜的兴趣,以备将来用于保护我们的环境。”

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