Næste generations membraner til kulstoffangst

CO ₂ fremstillet ved afbrænding af fossile brændstoffer frigives stadig for det meste til atmosfæren, øger byrden af ​​den globale opvarmning. En måde at skære CO på ₂ niveauer er gennem kulstoffangst, en kemisk teknik, der fjerner CO ₂ fra emissioner ("postforbrænding"), forhindrer det i at komme ind i atmosfæren. Den fangede CO ₂ kan derefter genbruges eller opbevares i gas eller flydende form, en proces kendt som sekvestrering.

Carbon capture kan udføres ved hjælp af højtydende membraner, som er polymerfiltre, der specifikt kan udvælge CO ₂ fra en blanding af gasser, såsom dem, der udsendes fra en fabriks røgrør. Disse membraner er miljøvenlige, de genererer ikke affald, de kan intensivere kemiske processer, og kan bruges på en decentral måde. De betragtes nu som en af ​​de mest energieffektive veje til at reducere CO ₂ emissioner.

Forskere ledet af Kumar Varoon Agrawal ved EPFL Valais Wallis har nu udviklet en ny klasse af højtydende membraner, der overstiger post-forbrændingsmålene med en betydelig margin. Membranerne er baseret på enkeltlags grafen med et selektivt lag tyndere end 20 nm, og har en meget afstembar kemi, hvilket betyder, at de kan bane vejen for næste generations højtydende membraner til flere kritiske adskillelser.

Nuværende membraner skal overstige 1000 gaspermeationsenheder (GPU'er), og har en CO ₂ /N2-separationsfaktor over 20 - dette er et mål for deres kulstoffangende specificitet. Membranerne, som EPFL-forskerne udviklede, viser seks gange højere CO ₂ permeance ved 6, 180 GPU'er med en separationsfaktor på 22,5. GPU'erne skød op til 11, 790, da forskerne kombinerede optimeret grafenporøsitet, porestørrelse, og funktionelle grupper (de kemiske grupper, der faktisk reagerer med CO ₂ ), mens andre membraner de lavede viste separationsfaktorer op til 57,2.

"Funktionaliserende CO ₂ -selektive polymere kæder på nanoporøs grafen gør det muligt for os at fremstille nanometertykke og alligevel CO ₂ -selektive membraner, " siger Agrawal. "Denne todimensionelle karakter af membranen øger CO2 drastisk ₂ permeance, gør membraner endnu mere attraktive for kulstoffangst. Konceptet er meget generisk, og en række højtydende gasseparationer er mulige på denne måde."