Naturgaslagringsforskning kan bekæmpe global opvarmning

For at hjælpe med at bekæmpe den globale opvarmning, et team ledet af Dr. Mert Atilhan fra Texas A&M University og Dr. Cafer Yavuz ved Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), arbejder på en ny porøs polymer, der kan lagre naturgas mere effektivt end noget, der bruges i øjeblikket. Deres forskning fokuserer på adsorberet naturgas (ANG), en proces til lagring af naturgas, der er et mere sikkert og billigere alternativ til komprimeret naturgas og flydende naturgas.

Naturgas brænder mere rent som brændstof, gør det til et nyttigt alternativ i køretøjer, og applikationer som madlavning, opvarmning eller drift af generatorer. Den indeholder for det meste metan og etan, og har næsten ingen svovldioxidudledning og langt færre kvælstofoxid- og partikelemissioner. Naturgas frigiver også næsten 30 procent mindre kuldioxid (den største årsag til drivhusgasser) end olie og 43 procent mindre end kul.

"I øjeblikket står vi over for alvorlige problemer, der er relateret til global opvarmning på grund af overdreven brug af kul og petroleum, "sagde Atilhan." Naturgas er en meget renere kilde, og der undersøges en rigelig mængde gas i USA, Middelhavet og andre steder i verden. Hvis naturgas kan opbevares effektivt, det kan nemt bruges, selv i fjerntliggende områder. Vi har høje ambitioner om også at bruge disse materialer i køretøjsapplikationer, som er en af ​​hovedårsagerne til global opvarmning. "

Adsorberede gasser opsamler kondenseret gas fra en overflade. Disse lette gasser har meget højt damptryk ved omgivelsestemperaturer, og deres opbevaring kræver enten højtrykskompression, adsorbent (fast stof, der adsorberer et andet stof) systemer eller en ekstrem temperaturreduktion. I ANG-processen, naturgas adsorberes til en porøs adsorbent ved relativt lavt tryk (100 til 900 psi) og omgivende temperatur, løser både højtryks- og lavtemperaturproblemerne.

Atilhan og Yavuz har siden 2008 samarbejdet om udvikling af nye materialer til gasopsamling og separering. I de sidste par år har de specifikt kigget mere på at lagre naturgas i nye porøst baserede materialer. Holdet fokuserede på kvældningsmekanismer af netværkspolymerer. Ideen ville være at sætte naturgas under tryk på sorbenten, så den ville ekspandere og tage meget. Under forbrug (desorption), den opsvulmede polymer ville frigive gassen, indtil den tømmes helt.

"Med dette arbejde, vi introducerer et nyt plastikbaseret materiale, der kan lagre naturgas meget effektivt, " sagde Atilhan. "Vi slog verdensrekorden for naturgaslagring og passerede et godt stykke over målet for materialer for at blive betragtet som muligt, som bestemmes af U.S. Department of Energy (DOE). Alligevel har den en meget billig produktionsomkostning, hvilket gør det endnu mere attraktivt at bruge det i udbredte applikationer."

"Vi kiggede på at designe et ANG -adsorbent fra et andet perspektiv, mest forskning er fokuseret på at hæve den øvre grænse, den samlede kapacitet ved at indføre mere porevolumen, "sagde Yavuz, tilføjer, at det større porevolumen også betød mere restgas, da det forbliver komfortabelt opbevaret, selvom trykket faldt under det minimumsbeholdertryk, som et køretøj har brug for. "Vi sagde, "Lad os sørge for, at det porøse materiale presses helt ud, når det desorberes til minimumstrykket."

Denne ekspansions-/kontraktionsmekanisme løser også visse ANG -problemer. Det viser sig, alle adsorbenter opvarmes, når de er i kontakt med gas, og det forårsager alle former for problemer, for ikke at tale om nye sikkerhedsrisici.

Atilhan sagde ved at lade adsorbenten frigive energi ved at udvide sig selv, de løser mange problemer på én gang. Ved at holde adsorbenten uopvarmet, de får den maksimale ydelse. Og da termisk styring er en absolut kritisk designfunktion i tekniske brændstofsystemer, de eliminerer alle usikre trykstigninger, der kan opstå, fordi temperatursvingninger og forurening minimeres, da adsorbenten forbliver kontraheret, når der ikke opbevares gas.

For at fremskynde gennemførlighedskontrollen af ​​deres teknologi, holdet begyndte at arbejde på rigtige gasflasker.

"Lab-resultater var fantastiske, men du har altid dette hvad-hvis-spørgsmål, når det kommer til at skubbe din teknologi ud i virkeligheden, " sagde Vepa Rozyyev, den første forfatter til en artikel, der blev offentliggjort i Naturenergi om forskningen, der siden er flyttet fra KAIST til University of Chicago for en ph.d. Han sagde for at teste det, at de gik til en tankstation og stak den tryksatte dyse på en cylinder fuld af deres adsorbent. Deres materiale slog de bedste industri- og litteratureksempler med mindst 20 procent. Det var også første gang, nogen undersøgelse nogensinde foretog denne type felttest.

Teamet er spændt på de udsigter og muligheder, som dette arbejde vil introducere. "Dette er blot begyndelsen, " sagde Yavuz. "Vi forestiller os en lang række nye designs og mekanismer baseret på vores koncept. Da naturgas er meget renere brændstof end kul, ny udvikling på dette område vil hjælpe med at skifte til mindre forurenende brændstoffer. "

Atilhan er enig i, at den vigtigste indvirkning af deres forskning er på miljøet. Han sagde, at sænkning af giftige gasformige emissioner ved at bruge naturgas mere end kul eller olie vil reducere drivhusgasemissionerne, der udsendes fra forskellige kilder, betydeligt.

"Det vil også bidrage til at reducere driftsomkostningerne, der bruges på opsamling af syre/sur gas, da vi foreslår at opbevare en meget renere brændstofkilde og erstatte den nuværende state-of-the-art med disse materialer til brændstoflagring, " sagde han. "Vi tror, ​​vi en dag kan se køretøjer udstyret med vores materialer, der drives af en renere brændstofkilde - naturgas."