Исследователи разработали недорогое устройство, которое может выборочно улавливать углекислый газ во время зарядки. Затем, когда он сбрасывается, CO 2 может высвобождаться контролируемым образом и собираться для повторного использования или ответственной утилизации.
Устройство суперконденсатора, похожее на перезаряжаемую батарею, имеет размер монеты в два пенса и частично изготовлено из экологически чистых материалов, включая скорлупу кокосовых орехов и морскую воду.
Разработанный исследователями из Кембриджского университета суперконденсатор может помочь в технологиях улавливания и хранения углерода при гораздо меньших затратах . Ежегодно в атмосферу выбрасывается около 35 миллиардов метрических тонн CO 2 , и срочно необходимы решения для устранения этих выбросов и преодоления климатического кризиса. Самые передовые технологии улавливания углерода в настоящее время требуют больших затрат энергии и являются дорогостоящими.
Суперконденсатор состоит из двух электродов положительного и отрицательного заряда. В работе под руководством Тревора Бинфорда во время получения степени магистра в Кембридже команда пыталась чередовать отрицательное напряжение с положительным, чтобы увеличить время зарядки по сравнению с предыдущими экспериментами. Это улучшило способность суперконденсатора улавливать углерод.
«Мы обнаружили, что, медленно меняя ток между пластинами, мы можем захватить вдвое больше CO 2 , чем раньше», — сказал доктор Александр Форс из Кембриджского химического факультета имени Юсуфа Хамида, который руководил исследованием.
«Процесс зарядки-разрядки нашего суперконденсатора потенциально потребляет меньше энергии, чем процесс нагревания амина, используемый в настоящее время в промышленности», — сказал Форс. «Наши следующие вопросы будут связаны с исследованием точных механизмов улавливания CO 2 и их улучшением. Затем встанет вопрос о расширении масштабов»
Результаты опубликованы в журнале Nanoscale.
Суперконденсатор похож на перезаряжаемую батарею , но основное различие заключается в том, как эти два устройства накапливают заряд. Аккумулятор использует химические реакции для хранения и высвобождения заряда, тогда как суперконденсатор не зависит от химических реакций. Вместо этого он основан на движении электронов между электродами, поэтому он дольше разлагается и имеет более длительный срок службы.
«Компромисс заключается в том, что суперконденсаторы не могут хранить столько же заряда, сколько батареи, но для чего-то вроде улавливания углерода мы бы отдали предпочтение долговечности», — сказала соавтор Грейс Мэпстоун. «Самое приятное то, что материалы, используемые для изготовления суперконденсаторов, дешевы и широко распространены. Электроды сделаны из углерода, полученного из отходов кокосовой скорлупы.
«Мы хотим использовать инертные материалы, которые не наносят вреда окружающей среде и которые нам нужно реже утилизировать. Например, CO 2 растворяется в электролите на водной основе, который в основном представляет собой морскую воду».
Однако этот суперконденсатор не поглощает CO 2 спонтанно: он должен заряжаться, чтобы втягивать CO 2 . Когда электроды заряжаются, отрицательная пластина всасывает газ CO 2 , игнорируя другие выбросы, такие как кислород, азот и вода, которые не способствуют изменению климата. Используя этот метод, суперконденсатор улавливает углерод и сохраняет энергию.
Соавтор, доктор Исраэль Темпрано, внес свой вклад в проект, разработав метод газового анализа для устройства. В методике используется датчик давления, реагирующий на изменение адсорбции газа в электрохимическом устройстве. Результаты вклада Темпрано помогают сузить точный механизм действия внутри суперконденсатора, когда CO 2 поглощается и высвобождается. Понимание этих механизмов, возможных потерь и путей деградации необходимо, прежде чем можно будет масштабировать суперконденсатор.
«Эта область исследований очень новая, поэтому точный механизм, работающий внутри суперконденсатора , до сих пор неизвестен», — сказал Темпрано.
Теги: батарея, экология, энергия
