Hurtigere, grønnere måde at producere kulstofkugler på

En hurtig, grøn og et-trins metode til fremstilling af porøse kulstofkugler, som er en vital komponent for kulstoffangstteknologi og for nye måder at lagre vedvarende energi på, er udviklet af Swansea University-forskere.

Metoden producerer kugler, der har god kapacitet til kulstoffangst, og det virker effektivt i stor skala.

Kulstofkugler varierer i størrelse fra nanometer til mikrometer. I løbet af det sidste årti er de begyndt at spille en vigtig rolle inden for områder som energilagring og omdannelse, katalyse, gasadsorption og opbevaring, levering af lægemidler og enzymer, og vandbehandling.

De er også kernen i kulstoffangstteknologien, som låser kulstof i stedet for at udsende det til atmosfæren, derved bidrage til at tackle klimaforandringerne.

Problemet er, at eksisterende metoder til fremstilling af kulstofkugler har ulemper. De kan være dyre eller upraktiske, eller de producerer kugler, der klarer sig dårligt til at opfange kulstof. Nogle bruger biomasse, gøre dem mere miljøvenlige, men de kræver et kemikalie for at aktivere dem.

Det er her Swansea-teamets arbejde, baseret på universitetets forskningsinstitut for energisikkerhed, repræsenterer et stort fremskridt. Det viser vejen mod et bedre, renere og grønnere måde at producere kulstofkugler på.

Holdet tilpassede en eksisterende metode kendt som CVD-kemisk dampaflejring. Dette involverer at bruge varme til at påføre en belægning på et materiale. Brug af pyromellitinsyre som både kulstof- og oxygenkilde, de anvendte CVD -metoden ved forskellige temperaturer, fra 600-900 °C. De undersøgte derefter, hvor effektivt sfærerne opfangede CO ₂ ved forskellige tryk og temperaturer

De fandt ud af at:

• 800 °C var den optimale temperatur til dannelse af kulstofkugler
• Ultramikroporerne i sfærerne, der blev produceret, gav dem en høj kulstoffangstkapacitet ved både atmosfærisk og lavere tryk
• Specifikt overfladeareal og totalt porevolumen blev påvirket af aflejringstemperaturen, fører til en mærkbar ændring i den samlede kuldioxidopsamlingskapacitet
• Ved atmosfærisk tryk den højeste CO ₂ adsorptionskapacitet, målt i millimolarer pr. gram, for de bedste kulstofkugler, var omkring 4,0 ved 0 °C og 2,9 ved 25 °C.

Denne nye tilgang medfører flere fordele i forhold til eksisterende metoder til fremstilling af kulstofkugler. Det er alkalifrit, og det behøver ikke en katalysator for at udløse formningen af ​​kuglerne. Det bruger en billig og sikker råvare, der er let tilgængelig på markedet. Der er ikke behov for opløsningsmidler til at rense materialet. Det er også en hurtig og sikker procedure.

Dr. Saeid Khodabakhshi fra Energy Safety Research Institute ved Swansea University, der ledede forskningen, sagde:

"Kulissfærer bliver hurtigt vitale produkter for en grøn og bæredygtig fremtid. Vores forskning viser en grøn og bæredygtig måde at lave dem på.

Vi demonstrerede et pengeskab, ren og hurtig måde at fremstille kuglerne på. Afgørende, mikroporerne i vores sfærer betyder, at de klarer sig meget godt til at opfange kulstof. I modsætning til andre CVD-metoder, vores procedure kan producere kugler i stor skala uden at være afhængig af farlig gas og flydende råmaterialer.

Kulissfærer undersøges også for potentiel brug i batterier og superkapacitorer. Så med tiden, de kan blive afgørende for lagring af vedvarende energi, ligesom de allerede er til kulstoffangst."