Инженеры Делавэрского университета (UD) продемонстрировали способ эффективного улавливания 99% углекислого газа из воздуха с помощью новой электрохимической системы, работающей на водороде.

Это значительное достижение в области улавливания углекислого газа, которое может приблизить появление на рынке более экологичных топливных элементов.Электрохимический элемент, работающий на водороде, для удаления CO2 из воздухаИсследовательская группа под руководством профессора UD Юшана Яна сообщила о своем методе в журнале Nature Energy в четверг, 3 февраля.Топливные элементы работают путем преобразования химической энергии топлива непосредственно в электричество. Они могут использоваться в транспорте, например, в гибридных автомобилях или автомобилях с нулевым уровнем выбросов.Ян, заведующий кафедрой химической и биомолекулярной инженерии UD Генри Белин дю Пон, уже некоторое время работает над усовершенствованием топливных элементов с гидроксидной мембраной (HEM) — экономичной и экологически чистой альтернативы традиционным топливным элементам на основе кислоты, используемым сегодня.Но у топливных элементов HEM есть недостаток, из-за которого они не используются на дорогах — они чрезвычайно чувствительны к содержанию углекислого газа в воздухе. По сути, углекислый газ затрудняет работу топливного элемента HEM.Этот недостаток быстро снижает производительность и эффективность топливного элемента до 20%, делая топливный элемент не лучше бензинового двигателя. Исследовательская группа Яна уже более 15 лет ищет обходной путь для решения этой проблемы с углекислым газом.Несколько лет назад исследователи поняли, что этот недостаток на самом деле может быть решением — для удаления углекислого газа.«Как только мы изучили механизм, мы поняли, что топливные элементы улавливают практически каждый кусочек углекислого газа, который попадает в них, и очень хорошо отделяют его на другую сторону», — сказал Брайан Сетцлер, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии и соавтор статьи.Хотя это не очень хорошо для топливного элемента, команда знала, что если они смогут использовать этот встроенный процесс «самоочищения» в отдельном устройстве, расположенном выше по потоку от топливного элемента, они смогут превратить его в сепаратор углекислого газа.«Оказалось, что наш подход очень эффективен. Мы можем улавливать 99% углекислого газа из воздуха за один проход, если у нас правильная конструкция и правильная конфигурация», — говорит Ян.Как же они это сделали? Они нашли способ встроить источник энергии для электрохимической технологии внутри разделительной мембраны. Этот подход предполагает внутреннее короткое замыкание устройства.«Это рискованно, но нам удалось управлять этим короткозамкнутым топливным элементом с помощью водорода. А используя эту внутреннюю электрически замкнутую мембрану, мы смогли избавиться от громоздких компонентов, таких как биполярные пластины, токоприемники или любые электрические провода, обычно встречающиеся в топливных элементах», — сказал Лин Ши, докторант в группе Яна и ведущий автор статьи.Теперь у исследовательской группы было электрохимическое устройство, похожее на обычную фильтрационную мембрану, предназначенную для отделения газов, но способное непрерывно забирать из воздуха мельчайшие количества углекислого газа, как более сложная электрохимическая система.По сути, встраивание проводов устройства внутрь мембраны создало короткий путь, облегчающий частицам углекислого газа перемещение с одной стороны на другую. Это также позволило команде создать компактный спиральный модуль с большой площадью поверхности при небольшом объеме. Другими словами, теперь у них есть более компактный модуль, способный фильтровать большие объемы воздуха за один раз, что делает его эффективным и экономически выгодным для применения в топливных элементах. Между тем, меньшее количество компонентов означает меньшую стоимость, и, что более важно, обеспечивает возможность легкого масштабирования для рынка.Результаты исследования показали, что электрохимическая ячейка размером 2 дюйма на 2 дюйма может непрерывно удалять около 99% углекислого газа, содержащегося в воздухе, протекающем со скоростью примерно два литра в минуту. Ранний прототип спирального устройства размером с банку газировки способен фильтровать 10 литров воздуха в минуту и удалять 98% углекислого газа, сообщили исследователи.По словам Зетцлера, если масштабировать устройство для применения в автомобильной промышленности, оно будет размером примерно с галлон молока, но его можно использовать и для удаления углекислого газа в других местах. Например, запатентованная UD технология может позволить создать более легкие и эффективные устройства для удаления углекислого газа в космических кораблях или подводных лодках, где постоянная фильтрация имеет решающее значение.«У нас есть некоторые идеи для долгосрочной дорожной карты, которая действительно может помочь нам достичь цели», — сказал Зетцлер.По словам Ши, поскольку электрохимическая система работает на водороде, по мере развития водородной экономики это электрохимическое устройство может также использоваться в самолетах и зданиях, где рециркуляция воздуха желательна в качестве энергосберегающей меры. В конце этого месяца, после защиты диссертации, Ши присоединится к Versogen, компании, основанной Яном, и продолжит исследования в области экологически чистого водорода. опубликовано econet.ru по материалам techxplore.com

Аналог Ноткоин - TapSwap Получай Бесплатные Монеты

Подробнее читайте на chaskor.ru