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效率创纪录!团队开发出超薄石墨烯过滤器 碳捕获成本降至30美元/吨

2021-03-07 12:38 前瞻网   

 

洛桑联邦理工学院(EPFL)的化学工程师开发了一种用于碳捕获的石墨烯过滤器,其效率超过了商业捕获技术,可以将碳捕获的成本降至每吨二氧化碳30美元。

效率创纪录!团队开发出超薄石墨烯过滤器 碳捕获成本降至30美元/吨

全球变暖的罪魁祸首之一,就是排放到大气中的大量二氧化碳,这些二氧化碳主要来自化石燃料的燃烧以及钢铁和水泥的生产。因此,科学家们一直在尝试一种方法,可以将废弃的二氧化碳封存起来,运输到一个储存地点,然后将其储存在一个不能进入大气的地方。

问题是,从发电厂和工业排放物中捕捉碳的成本效益并不高。主要原因是二氧化碳的排放不是纯的,而是与氮气和其他气体混合,从工业排放中提取二氧化碳需要额外的能源消耗,这意味着一笔高昂的花费。

科学家们一直在尝试开发一种节能的二氧化碳过滤器。这种被称为“膜”(membrane)的技术,可以从混合气体中提取二氧化碳,然后将其储存或转化为有用的化学物质。

EPFL基础科学学院(EPFL Valais Wallis)的Kumar Varoon Agrawal教授领导了一个化学工程师团队,用石墨烯开发出了世界上最薄的过滤器。相关研究发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上。

“我们的方法很简单,”Agrawal教授称。“我们在石墨烯中制造了二氧化碳大小的孔,可以让二氧化碳流过,同时阻止比二氧化碳大的氮气等气体。“其结果是创纪录的二氧化碳捕获性能。”

在这一过程中,该团队通过使用定制的毫秒气化反应器(MGR),可以将空位缺陷的扩展时间控制到几毫秒,通过毫秒气化将高密度的空位缺陷精确地结合到石墨烯中。

相比之下,目前的过滤器需要超过1000个气体渗透单位(gpu),而它们的碳捕获特异性,即“二氧化碳/氮分离系数”(carbon dioxide/nitrogen separation factor)必须超过20。EPFL科学家开发的石墨烯“薄膜”在11,800 gpu时,二氧化碳通透性高出10倍以上,而分离因子为22.5。

“我们估计,这项技术将使每吨二氧化碳的碳捕获成本降低至30美元左右,相比之下,商业过程的成本要高出2-4倍,”Agrawal教授表示。目前,他的团队正致力于通过开发一个每天捕捉10公斤二氧化碳的试验工厂示范来扩大这一过程,该项目由瑞士政府和瑞士工业界资助。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 3976DBC

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