Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Контакты
      • Разместить статью
Справа - пористая мембрана из анодированного оксида алюминия. Слева показана та же мембрана после покрытия ее тонким слоем золота для осуществления электрохимического газового стробирования. Изображение: Felice Frankel
Справа - пористая мембрана из анодированного оксида алюминия. Слева показана та же мембрана после покрытия ее тонким слоем золота для осуществления электрохимического газового стробирования. Изображение: Felice Frankel

Управляемая мембрана для удаления углекислого газа из выхлопных газов

Оборудование и материалы

Опубликовано: 17.10.2020

Обновлено: 17.10.2020

 787

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

Система, разработанная инженерами-химиками Массачусетского технологического института, обеспечивает непрерывное удаления диоксида углерода из потока отходящих газов или даже из воздуха. Ключевым компонентом устройства является мембрана с электрохимической поддержкой, газопроницаемость которой можно включать и выключать по необходимости без использования движущихся частей и при относительно небольших затратах энергии.

Сами мембраны, изготовленные из анодированного оксида алюминия, имеют сотовую структуру, состоящую из шестиугольных отверстий, которые позволяют молекулам газа свободно проходить сквозь них. Однако, когда из-за электрического осаждения появляется тонкий слой металла, поры мембраны забиваются и прохождение через них потоков газа блокируется. Это явление и легло в основу предлагаемого устройства.

Результаты проделанной работы опубликованы в журнале Science Advances [1].

Этот новый механизм «газового затвора», говорят ученые, может быть применен для непрерывного удаления двуокиси углерода из ряда промышленных выхлопных газов и из окружающего воздуха. Было изготовлено экспериментальное устройство, демонстрирующее этот процесс.

В устройстве используется окислительно-восстановительный углеродный абсорбент, расположенный между двумя переключаемыми мембранами с газовым затвором. Сорбент и вентилируемые мембраны находятся в тесном контакте друг с другом и погружены в органический электролит, чтобы обеспечить среду, в которой ионы цинка перемещаются взад и вперед.

Эти две литниковые мембраны можно открывать или закрывать электрическим методом за счет переключения полярности напряжения между ними, заставляя ионы цинка перемещаться с одной стороны на другую. Ионы одновременно блокируют одну сторону, образуя над ней металлическую пленку, и открывают другую, растворяя ее.

Когда слой сорбента открыт со стороны, где проходят отходящие газы, материал легко впитывает диоксид углерода, пока не достигнет предела 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 одна половина секций будет поглощать газ, а другая половина выпускать его.

«Это означает, что газовый сырьевой поток поступает в систему с одного конца, а с другого выходит уже получаемый из него продукт в непрерывном режиме». «Такой 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 весь процесс протекает исключительно внутри самого устройства.

Ключевым нововведением стало использование гальваники для открытия и закрытия пор в материале. Попутно было испробовано множество других подходов для обратимого закрытия пор в мембранном материале, например, использование крошечных магнитных сфер, которые необходимо расположить так, чтобы блокировать отверстия в форме воронки, но эти 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 доступен в большом количестве и является недорогим.

«Это позволяет получить очень однородный слой покрытия с минимальным количеством материала». Одним из значительных преимуществ метода гальваники является то, что после изменения состояния системы, будь то в открытом или закрытом положении, не требуется подвод энергии для ее удержания. Энергия требуется только для того, чтобы осуществить переключение в обратный режим.

Потенциально такая система могла бы внести важный вклад в ограничение выбросов парниковых газов в атмосферу или даже использоваться в прямом улавливании уже выброшенного углекислого газа в атмосферу.

Несмотря на то, что первоначально группа исследователей была сосредоточена на проблеме отделения диоксида углерода от потока газов, система фактически может быть адаптирована к широкому спектру процессов химического разделения и очистки.

 

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1126/sciadv.abc1741

 

Источник: Massachusetts Institute of Technology

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Умное стекло. Предоставлено: Smart Glass Country

Умное стекло как важная часть энергоэффективных технологий

Обновлено: 17.12.2020
 773
Фото: Исследователи NREL (слева направо) - Аарон Птак, Wondwosen Metaferia, Дэвид Гилинг и Кевин Шульт разрабатывают содержащие алюминий материалы для солнечных ячеек, содержащих элементы III-V группы периодической таблицы с использованием D-HVPE. Принадлежит: Dennis Schroeder, NREL

Невозможный материал для солнечных батарей стал возможным

Обновлено: 30.05.2020
 1079
Фото: Алессандро Делла Белла / ETH Zürich

Устройство производит жидкое топливо из света и воздуха

Обновлено: 04.05.2020
 1167

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

    Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

    Обновлено: 26.07.2022  636
    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  641
    Струи пламени нагревают теплообменник в печи с принудительной подачей разогретого воздуха в систему отопления. Service Champions

    Отопительные печи с принудительной подачей воздуха в помещение

    Обновлено: 07.05.2022  606

    Популярные категории

    • Альтернативная энергия57
    • Новости, обзоры, события113
    • Энергоэффективность и энергосбережение44
    • Твердотопливные котлы и печи, камины34
    • Оборудование и материалы85

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.