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其效率超过了商业捕获技术,用石墨烯开发出了世界上最薄的过滤器,而它们的碳捕获特异性,吨

发布时间:2021-03-07 13:24编辑:小狐阅读: 125次 手机阅读

洛桑联邦理工学院(EPFL)的化学工程师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。

其效率超过了商业捕获技术,用石墨烯开发出了世界上最薄的过滤器,而它们的碳捕获特异性,吨(图1)

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,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,将其储存或为有用的化学物质。

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

本文相关词条概念解析:

捕获

捕获,作为IT用语,是指将信息传输到剪贴板以便编辑、保存或共享。

石墨

石墨(graphite)是一种结晶形碳。是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物,它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium,意为“煤,木炭”,汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成,从“炭”字音。六方晶系,为铁墨色至深灰色。密度2.25克/厘米3,硬度1.5,溶点3652℃,沸点4827℃。质软,有滑腻感,可导电。化学性质不活泼,耐腐蚀,与酸、碱等不易反应。在空气或氧气中加强热,可燃烧并生成二氧化碳。强氧化剂会将它氧化成有机酸。用作抗摩剂和润滑材料,制作坩埚、电极、干电池、铅笔芯。高纯度石墨可在核反应堆上作中子减速剂。常被称为炭精或黑铅,因为以前被误认为是铅。

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