Posted in | Nanomaterials

Søg efter Forbedret Carbon Svampe opfanger Speed

Published on May 28, 2010 at 3:18 AM

Jeffrey Lang laboratorium vil snart være vært for en rund-the-clock, robotersvejsede koreograferet jagten på kulstof-sultne materialer. The Berkeley Lab kemikeren leder et hold af forskere, hvis mål er at hurtigt opdage, materialer, der effektivt kan fratage kuldioxid fra et kraftværk udstødning , før den forlader skorsten og bidrager til klimaændringerne.

Mere end en fodboldbane på arealet i din hule hånd. Kan forskerne mode metal-organiske rammer, set i denne illustration, til kulstof-absorberende svampe? Vil det materiale at arbejde i et kraftværk? Berkeley Lab Forskerne håber at finde ud snart.

De er væddemål på en nyopdaget klasse af materialer kaldes metal-organiske rammer, der kan prale af en rekord-rystende interne overfladeareal. En sukkerknald størrelse stykke, hvis udfoldede og fladtrykt, vil mere end tæppe en fodboldbane. Den krystallinske materiale kan også blive fin til at absorbere specifikke molekyler.

Ideen er at ingeniør dette utroligt porøst stof ind i en glubende svamp, der opsuger kuldioxid.

Og de skal hen til hastighed. Forskerne håber at opdage denne drøm materiale i en halsbrækkende tre år, måske før. For at gøre dette, vil de skabe et automatiseret system, der samtidigt syntetiserer hundredvis af metal-organiske rammer, så skærme de mest lovende kandidater til yderligere raffinement.

"Vores opdagelse proces vil være op til 100 gange hurtigere end den nuværende teknik," siger Lange. "Vi er nødt til hurtigt at finde den næste generation af materialer, der fanger og frigive kulstof uden at det kræver en masse energi."

Kulstofopsamling er det første skridt i kulstofopsamling og-lagring, en begrænsning af klimaændringer strategi, der involverer pumpe komprimeret kuldioxid erobrede fra store stationære kilder i underjordiske klippeformationer, der kan gemme det for geologiske tidsskalaer. Mange forskere, herunder De Forenede Nationers Mellemstatslige Panel om Klimaændringer, mener, at teknologi er nøglen til at begrænse den mængde kuldioxid, der kommer ind i atmosfæren. Fossile brændsler som kul og naturgas vil formentlig fortsat være billig og rigelig energi i de kommende årtier - selv med den fortsatte udvikling af vedvarende energikilder.

Kulstofopsamling og-lagring er ved at blive testet på en stor skala på kun få steder i hele verden. En af de største hindringer for industriel målestok er dens parasitære energi omkostninger. Dagens kulstofopfangning materialer, såsom flydende amin skrubbere sap en kæmpestor 30 procent af kraften genereret af et kraftværk.

For at overvinde denne, er forskerne søger alternativer, der kan bruges igen og igen med minimale energiomkostninger. Det er en langsom, pertentlig proces. Lovende materialer som metal-organiske rammer kommer i millioner af varianter, kun en håndfuld, der er befordrende for at indfange kulstof. At finde den helt rigtige materiale kan tage år.

Det kunne ændre sig. I begyndelsen af ​​maj, begyndte længe team forhandle en tre-årig, $ 3600000 tilskud fra Department of Energy Advanced Research Projects Agency-Energi (ARPA-E) til supercharge søgningen.

"Vi ønsker at køre opdagelse processen meget hurtigt og finde materialer, der kun bruger 10 procent af kraftværkets energi," siger Lange, hvem der arbejder med andre Berkeley Lab forskere Maciej Haranczyk, Eric Masanet, Jeffrey Reimer, og Berend Smit på projektet . Sammen vil de skabe et state-of-the-art produktionslinje.

En robot vil automatisk syntetisere hundredvis af metal-organiske rammer og røntgendiffraktion vil tilbyde en first-pass evaluering i søgen efter rene nye materialer. Magnetisk resonans spektroskopi vil derefter opsnuse de materialer med porestørrelse fordelingen bedst egnet til kulstofopsamling.

Dernæst kommer den store prøve: kan det optage kuldioxid fra røggassen? Høje-overalt gas sorption analyse udført ved hjælp af nye instrumenter bygget af Wildcat Discovery Technologies i San Diego, Californien vil give svaret.

Computer algoritmer vil konstant kværne gennem den resulterende data og hjælpe forfine den næste runde af syntese. Lovende materialer vil også blive vurderet for at afgøre, om nogen ingredienser er for dyre for store kommercialisering.

"Vi ønsker ikke at opdage et fantastisk materiale, og finder det er så dyre, at ingen vil bruge det," siger Lange.

Som en sidste test, vil Electric Power Research Institute forudsige nytte af de bedste nye materialer i industriel skala carbon capture-processen.

"Vi har brug for at finde den optimale vifte af metal-organiske rammer for hvert enkelt kraftværk," siger Lange. "I sidste ende er denne forskning skal føre til materialer værdig storstilet afprøvning og kommercialisering."

Sendt 28 maj 2010

Last Update: 4. October 2011 08:49

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit