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Posted in | Nanomaterials

Die Recherche nach Verbesserten Kohlenstoff-Schwämmen Beschleunigt

Published on May 28, 2010 at 3:18 AM

Langes Labor Jeffrey bewirtet bald eine den ganzen Tag über, Roboter- choreografierte Jagd für Kohlenstoff-hungrige Materialien. Der Berkeley-Laborchemiker führt ein verschiedenes Team von Wissenschaftlern, deren Ziel, Materialien schnell zu entdecken ist, die Kohlendioxyd von einem Abgas der Triebwerkanlage effizient entfernen können, bevor es den Schornstein verlässt und zum Klimawandel beiträgt.

Mehr als ein Fußballplatz der Fläche in der Palme Ihrer Hand. Können Wissenschaftler die Metall-organischen Rahmen umarbeiten, gesehen in dieser Abbildung, in Kohlenstoff-absorbierende Schwämme? Arbeitet das Material in einer Triebwerkanlage? Berkeley-Laborwissenschaftler hoffen, bald herauszufinden.

Sie wetten auf einer vor kurzem entdeckten Klasse Materialien, die Metall-organische Rahmen genannt werden, die eine Satz-zerbrechende interne Fläche sich rühmen. Ein Zucker-Würfel-groß Stück, wenn es, wurde mehr als einen Fußballplatz zu bedecken, aufgeklappt wird und flach gedrückt wird. Das kristallene Material kann auch optimiert werden, um spezifische Moleküle zu absorbieren.

Die Idee ist, dieses unglaublich poröse Mittel in einen unersättlichen Schwamm auszuführen, der herauf Kohlendioxyd verschlingt.

Und sie streben Drehzahl an. Die Wissenschaftler hoffen, dieses Traummaterial in halsbrecherischen drei Jahre zu entdecken, möglicherweise eher. Um dies zu tun, erstellen sie eine automatisierte Anlage die gleichzeitig Hunderte von den Metall-organischen Rahmen synthetisiert, mit filter versehen dann die viel versprechendsten Kandidaten für weitere Verfeinerung.

„Unser Findungsprozess ist bis 100mal schneller, als aktuelle Techniken,“ sagt Lang. „Wir müssen zukünftige Materialien schnell finden, die Kohlenstoff erfassen und freigeben, ohne viel Energie zu benötigen.“

Kohlenstofferfassung ist der erste Schritt in der Kohlenstofferfassung und in der Speicherung, eine Klimawandelabschwächungsstrategie, die miteinbezieht, das komprimierte Kohlendioxyd zu pumpen, das von den großen stationären Quellen in Tiefbaufelsformationen erfasst wird, die es für geologische Zeitskalen speichern können. Viele Wissenschaftler, einschließlich das Zwischenstaatliche Panel der Vereinten Nationen auf Klimawandel, glauben, dass die Technologie zur Beschränkung der Menge des Kohlendioxyds Schlüssel ist, das die Atmosphäre einträgt. Fossilienbrennstoffe wie Kohle und Erdgas bleiben wahrscheinlich billige und reichliche Energiequellen in den kommenden Jahrzehnten - sogar mit der anhaltenden Entwicklung von erneuerbaren Energiequellen.

Kohlenstofferfassung und -speicher wird in großem Rahmen in nur einigen Plätzen weltweit geprüft. Eins der größten Hindernisse Implementierung zur auf industrieller Ebene ist seine parasitären Energiekosten. Heutige Kohlenstofferfassungsmaterialien, wie flüssige Aminwäscher, schwächen ein saftiges 30 Prozent der Leistung, die durch eine Triebwerkanlage erzeugt wird.

Um dieses auszugleichen, suchen Wissenschaftler Alternativen die mit minimalen Energiekosten immer wieder verwendet werden können. Es ist ein langsamer, übertriebener Prozess. Viel versprechende Materialien wie Metall-organische Rahmen kommen in Millionen Varianten, nur dessen Handvoll zum Erfassen des Kohlenstoffes förderlich sind. Das Finden gerade des rechten Materials nimmt möglicherweise Jahre.

Das konnte ändern. Anfang Mai fing Langes Team an, über ein dreijähriges, Bewilligung $3,6 Million zu verhandeln von der Abteilung Fortgeschrittener Agentur-Energie die Forschungsprojekte der Energie (ARPA-E) um die Recherche aufzuladen.

„Wir möchten den Findungsprozess sehr schnell ausführen und Materialien finden, die nur 10 Prozent einer Energie der Triebwerkanlage verbrauchen,“ sagt Lang, das mit Gegenstück Berkeley-Laborwissenschaftlern Maciej Haranczyk, Eric Masanet, Jeffrey Reimer und Berend Smit auf dem Projekt arbeitet. Zusammen erstellen sie eine hochmoderne Fertigungsstraße.

Ein Roboter synthetisiert automatisch Hunderte von den Metall-organischen Rahmen und Röntgenstrahlbeugung bietet eine Erstdurchlauf Bewertung in der Recherche nach reinen neuen Materialien an. Magnetische Resonanz- Spektroskopie wird dann Frettchen heraus die Materialien mit der Porengrößenverteilung, die für Kohlenstofferfassung bestgeeignet ist.

Kommt Als Nächstes die große Prüfung: kann sie Kohlendioxyd von einem Rauchgas erfassen? Hoch-Überall in der Gassorptionsanalyse, die unter Verwendung der neuen Instrumentierung aufgebaut wird durch Wilde Entdeckungs-Technologien von San Diego geleitet wird, liefert Kalifornien die Antwort.

Computeralgorithmen schütteln ständig durch die resultierenden Daten durch und helfen, die nächste Runde der Synthese weiter zu entwickeln. Viel versprechende Materialien werden auch eingeschätzt, um zu bestimmen, wenn irgendwelche Bestandteile für umfangreiche Kommerzialisierung zu teuer sind.

„Wir möchten nicht entdecken, dass ein großes Material und sie zu finden, dass niemand sie verwendet,“ sagt Lang so teuer ist.

Als abschließende Prüfung sagt das Electric Power Research Institute das Hilfsprogramm der besten neuen Materialien in einem Kohlenstofferfassungsprozeß auf industrieller Ebene voraus.

„Wir müssen die optimale Reichweite der Metall-organischen Rahmen für jede Triebwerkanlage finden,“ sagt Lang. „Schließlich, soll diese Forschung zu die Materialien führen, die angemessen sind von der umfangreichen Prüfung und von der Kommerzialisierung.“

Am 28. Mai 2010 Bekannt gegeben

Last Update: 12. January 2012 00:56

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