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Posted in | Nanomaterials

Georgia-Technologie Empfängt Fonds, um Hohl-Faser Membranen Unter Verwendung Nanoporous-Materialien Zu Entwickeln

Published on August 16, 2010 at 6:32 AM

Forscher an der Georgia-Fachhochschule Verwenden Finanzierung von der Hoch entwickelten Forschungsprojekt-Agentur - Energie - alias ARPA-E - um zwei auszuüben unterschiedlich, aber in Verbindung stehend, Anflüge für das Löschen des Kohlendioxyds von den Abgasen von Kohle-brennenden Triebwerkanlagen.

Triebwerkanlagen produzieren ungefähr Drittel alles Kohlendioxyds, das jedes Jahr in die Vereinigten Staaten ausgestrahlt wird. Die Forscher versuchen, die eindeutigen Eigenschaften mit hoher Schreibdichte von Hohlfasern zu verwenden, um kosteneffektive Techniken für das Löschen von großen Volumen des Treibhausgases von den Emissionen zu entwickeln.

In einem Projekt zugesprochen direkt zu Georgia-Technologie, in den Forschern entwickeln Hohlfaser zusammengesetzte Membranen, die nanoporous Metall-organische Rahmenmaterialien verwenden, um sich Kohlendioxyd von den Abgasen zu trennen. Im anderen Projekt unterstützen Georgia-Technologieforscher Kollegen an Oak Ridge Nationalem Laboratorium in sich entwickelnden Hohlfaser Sorbenten, die oben Kohlendioxyd wie ein Schwamm tränken - geben Sie ihn dann frei, wenn Sie geheizt werden.

Beide nutzen die sehr hohen Oberfläche-zuvolumen Eigenschaften von den Hohlfasern, die von den Polymeren gesponnen werden. Für das Membranprojekt stellen sich Forscher vor, Million Quadratmeter Membranbereich innerhalb eines gemäßigt-groß Gebäudes unter Verwendung des kompakten Abdruckes zur Verfügung zu stellen, der durch die Fasern erlaubt wird.

„Die Herausforderung mit diesem ist, eine Technologie zu haben, die nicht nur physikalisch arbeitet, aber die in großem Rahmen aufgebaut werden und billig laufen gelassen werden kann,“ David Sholl sagte, der das Membranprojekt als Professor in der Georgia-Technologie-Schule der Chemischen und Biomolekularen Technik führt. „Wenn wir erfolgreich sind, könnte diese Technologie eine sehr beträchtliche Auswirkung auf das Versuchen haben, Kohlendioxidemissionen von der Verbrennung der Kohle zu verringern.“

Das Erfassen von Kohlendioxydemissionen an den Triebwerkanlagen ist sinnvoll, weil die Emissionen dort konzentriert werden, sagt Sholl. Aber aktuelle Technologie, die sprudelnde Stapelgase durch eine wässerige Lösung und das Kohlendioxyd dann löschen miteinbezieht, würde mindestens ein Drittel der Energie verbrauchen, die durch jede Triebwerkanlage produziert wurde.

Membranen konnten sich das Kohlendioxyd von anderen Gasen mit weniger Energieaufnahme theoretisch trennen. Aber keine vorhandenen Membranmaterialien können die Arbeit erledigen beim Sein robust genug, in der feindlichen Rauchgasumgebung zu bedienen - und billig genug für die großen Gebiete brauchte.

„Das Volumen ist wirklich jede mögliche Methode unglaublich, die Sie sie - wie viel Kohle gebrannt wird, oder wie viel Gas pro Sekunde produziert wird,“ sagten Sholl betrachten, der eine Georgia-Forschungs-Alliance-Kapazität in der Energienachhaltigkeit ist. „Mit einer wirklich guten Membran, würden wir etwas wie Million Quadratmeter Bereich pro Triebwerkanlage benötigen. Dass Menge unmöglich, aber es klingt, ist etwas, das bereits getan wird in den Wasserentsalzungsteildiensten.“

Hohlfasern nicht dick als ein Haar sind die Taste zur Lieferung der Fläche der genügenden Membran, sagten William Koros, der an Projekten als Professor in der Schule der Chemischen und Biomolekularen Technik arbeitet.

„Abhängig von den Details der Auslegung, das Kontaktgebiet, das in einen Kubikmeter der Membran verpackt werden kann, oder Sorbentvolumen Hunderte oder Tausenden Zeiten höher sein kann, als durch wettbewerbsfähige Anflüge erzielt werden könnte,“ sagte Koros, der eine Georgia-Forschungs-Alliance-Kapazität im Membranwissenschaft und technik ist. „Dieses würde uns erlauben, die neuen Kohlenstofferfassungsmaterialien in bereits-verkrampfte Triebwerkanlagen zu passen.“

Sholl und seine Kollegen verwenden Computertechniken, um die fast 5.000 Mittel mit filter zu versehen, die in den Metall-organischen Rahmenmaterialien verwendet werden konnten, die Unter-Mikronschuppe Kristalle sind, die den Fasern hinzugefügt werden, um sich das Kohlendioxyd von anderen Gasen zu trennen. Unter Verwendung der Computertechniken hoffen sie, die Anzahl von Bewerbermaterialien bis nur 50 zu schneiden, die synthetisiert und geprüft würden.

„Wir versuchen, das Computerscreening anzuschließen und Vorhersage zu einem Material, das in einer Membran wirklich verwendet werden kann,“ sagte Carson Meredith, auch ein Professor in der Schule der Chemischen und Biomolekularen Technik. „Wir studieren diese Mittel auf eine schnelle Art und messen gerade die Schlüsseleigenschaften von Zinsen.“

Jene Eigenschaften umfassen Permeance - die Fähigkeit, Kohlendioxyd durch zu erlauben - und Selektivität, die es andere Gase ausschließen lassen. Dieses Screening sollte die Anzahl von Kandidaten zu einer Handvoll schneiden, die wirklich verwendet würde, um Membranen für ausführlichere Prüfung herzustellen, sagte Sholl.

Am Ende des zweijährigen Bewilligungszeitraums, erwarten die Forscher, und geprüfte Hohlfaser Membranen an der Laborstufe produziert zu haben. Sie würden dann sich mit einem Hersteller zusammentun, um Bündel der Fasern für eine Prüfung zu produzieren auf Versuchsebene.

Triebwerkanlageabgase enthalten Stickoxid- und Schwefeloxide sowie Feuchtigkeit, die kombinieren kann, um Korrosion zu verursachen. Feuchtigkeit allein kann Probleme für einige Membranen auch verursachen. Darüber hinaus enthalten Abgase Spurnmengen Mittel wie Chlor und Quecksilber, die die Membranen auch schädigen konnten.

„Wir nicht wirklich kennen, was die Verschmutzer, bis wir die Membran in den Rauchgasstrom setzen,“ Sholl sagten tun. „Eine Schlüsselfrage ist, zu zeigen, dass diese Materialien heute und morgen arbeiten, und für eine lange Zeit danach. Die Robustheit der Materialien in einer realen Umgebung ist etwas, die wir verstehen müssen.“

Eine Kohlenstofferfassungsanlage, die auf den Hohlfaser Membranen basierte, konnte 90 Prozent des Kohlendioxyds von den Pflanzenemissionen möglicherweise soviel wie löschen. Aber das würde zu Kosten kommen: sogar in den Beste fall Berechnungen, würde Ausbau mindestens 10 Prozent der Energie der Pflanze benötigen.

„Die Wirklichkeit ist, dass alle Länder auf der ganzen Welt Kohle während der absehbaren Zukunft brennen werden,“ Sholl hinzufügte. „Wir wirklich haben keine Wahl, weil wir andere gute Quellen der Grundlinienbelastung nicht auf dem Niveau haben, das wir von der Kohle erhalten. Jede Mögliche Technologie, zum des Kohlenstoffes von diesen Teildiensten wirtschaftlich zu erfassen konnte eine große Auswirkung haben.“

Quelle: http://www.gatech.edu/

Last Update: 12. January 2012 03:56

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