新的,经济有效的人造叶子可以捕获比现有系统多100倍的碳

伊利诺伊大学芝加哥分校的工程师们制造了一种具有成本效益的人工树叶,它捕获二氧化碳的速度比现有系统快100倍。与其他碳捕获系统不同的是,这种人造叶子在现实世界中工作,而其他系统是在实验室中使用加压罐中的纯二氧化碳。它从更稀释的来源(如燃煤电厂产生的空气和烟道气)中捕获二氧化碳,并将其释放出来用作燃料和其他材料。

“我们的人工树叶系统可以部署在实验室之外,由于其碳捕获率高、成本相对较低和能源适中,即使与最好的实验室系统相比,它也有潜力在减少大气中的温室气体方面发挥重要作用。”UIC工程学院化学工程助理教授、论文通讯作者Meenesh Singh说。

使用 之前报道的理论概念,科学家们用廉价的材料修改了一个标准的人工叶子系统,包括一个水梯度-;干的一面和湿的一面——;穿过带电的薄膜。

在干燥的一面,一种有机溶剂附着在可用的二氧化碳上,在膜上产生一定量的碳酸氢盐或小苏打。当碳酸氢盐形成时,这些带负电的离子被拉过膜,进入膜湿侧水基溶液中的带正电的电极。液体溶液将碳酸氢盐溶解回二氧化碳中,因此它可以被释放并用于燃料或其他用途。

电荷被用来加速碳酸氢盐在膜上的转移。

当他们测试这个小到可以装进背包的系统时,UIC的科学家发现它有非常高的通量-;与反应所需表面积相比的碳捕获率-;每小时3.3毫克每4平方厘米。这比其他系统好100多倍,尽管只需要中等数量的电力(0.4 KJ/小时)来驱动反应,比一个1瓦的LED灯泡所需的能量还少。

他们计算的成本是每吨二氧化碳145美元,这与美国能源部的建议一致,即成本不应超过每吨200美元左右。

“尤其令人兴奋的是,这种电透析驱动的人工树叶在现实世界的应用具有小的模块化表面积,高通量,”辛格说。“这意味着它有堆叠的潜力,模块可以增加或减少,以更完美地适应需求,并在家庭和教室中使用得起,而不仅仅是在盈利的工业组织。一个家用加湿器大小的小模块可以去除超过1kg的CO24个工业电渗析堆栈可以捕获超过300公斤的CO2每小时烟道气"

UIC的科学家报告了他们的人造叶子的设计和他们的实验结果“超快、连续CO的迁移辅助、水分梯度过程2在环境条件下从稀释源捕获。”发表在“能源与环境科学”。 

这项研究由美国能源部的一项拨款(DE-SC-0022321)资助。一份名为综合碳捕获和转化的人工光合系统已经被UIC的技术管理办公室存档。

来自UIC、Argonne国家实验室、俄克拉荷马州立大学和Braskem的论文共同作者是Aditya Prajapati、Rohan Sartape、Tomas Rojas、Naveen Dandu、Pratik Dhakal、Amey Thorat、 Jiahan Xie、Ivan Bessa、Miguel Galante、 Marcio Andrade、Robert Somich、Marcio Rebouças、Gus Hutras、Nathalia Diniz、Anh Ngo和Jindal Shah。

来源:https://www.uic.edu/

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