Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Nanomaterials

Γεωργία Tech Λαμβάνει Ταμείου για την Ανάπτυξη Hollow-Ινών Μεμβράνες Χρησιμοποιώντας Νανοπορωδών Υλικών

Published on August 16, 2010 at 6:32 AM

Ερευνητές στο Georgia Institute of Technology χρησιμοποιούν χρηματοδότηση από το Advanced Research Projects Οργανισμού - Ενέργεια - επίσης γνωστό ως ARPA-E - να ακολουθήσει δύο διαφορετικά αλλά συνδεόμενα μεταξύ τους προσεγγίσεις για την απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα από τα καυσαέρια της καύσης άνθρακα σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι εγκαταστάσεις ηλεκτροπαραγωγής παράγουν περίπου το ένα τρίτο του συνόλου του διοξειδίου του άνθρακα που εκπέμπεται στις Ηνωμένες Πολιτείες κάθε χρόνο. Οι ερευνητές θα προσπαθήσουν να χρησιμοποιήσουν τη μοναδική υψηλής πυκνότητας ιδιότητες των κοίλων ινών να αναπτυχθεί οικονομικά αποδοτικές τεχνικές για την αφαίρεση μεγάλων ποσοτήτων του αερίου του θερμοκηπίου από τις εκπομπές.

Σε ένα έργο, που θα απονέμονται απευθείας στη Γεωργία Tech, ερευνητές αναπτύσσουν κοίλες ίνες σύνθετο μεμβράνες που θα χρησιμοποιήσει νανοπορώδεις μέταλλο-οργανικά υλικά πλαισίου για το διαχωρισμό του διοξειδίου του άνθρακα από τα καυσαέρια. Στο άλλο έργο, η Γεωργία ερευνητές Tech βοηθούν τους συναδέλφους του στο Oak Ridge National Laboratory στην ανάπτυξη κοίλες ίνες προσροφητικά ότι θα απορροφούν το διοξείδιο του άνθρακα σαν σφουγγάρι - μετά αφήστε το όταν θερμαίνεται.

Και οι δύο θα επωφεληθούν από το πολύ υψηλό επιφάνεια-to-όγκου ιδιότητες των κοίλων ινών από απορρίμματα από πολυμερή. Για το έργο μεμβράνης, οι ερευνητές οραματίζονται παρέχοντας ένα εκατομμύριο τετραγωνικά μέτρα του χώρου μεμβράνη μέσα σε μέτρια μεγέθους κτιρίου με την χρήση των συμπαγών αποτύπωμα που επιτρέπεται από τις ίνες.

"Η πρόκληση με αυτό είναι να έχουμε μια τεχνολογία που όχι μόνο σωματικά έργα, αλλά ότι μπορεί να οικοδομηθεί σε μεγάλη κλίμακα και λειτουργούν ανέξοδα," δήλωσε ο David Sholl, ο οποίος ηγείται του έργου μεμβράνη ως καθηγητής στο Tech Σχολή Γεωργίας Χημικών και Μηχανικών και Βιομοριακών. "Αν είμαστε επιτυχείς, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να έχει πολύ σημαντικό αντίκτυπο στην προσπάθεια για μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα από την καύση του άνθρακα."

Σύλληψη εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα σε σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας έχει νόημα επειδή οι εκπομπές συγκεντρώνονται εκεί, Sholl λέει. Αλλά η σύγχρονη τεχνολογία, η οποία περιλαμβάνει τη διοχέτευσή του stack αερίων μέσω ενός υδατικού διαλύματος και μετά την αφαίρεση του διοξειδίου του άνθρακα, θα καταναλώνουν τουλάχιστον το ένα τρίτο της ενέργειας που παράγεται από κάθε εργοστάσιο ηλεκτρικής ενέργειας.

Μεμβράνες να χωρίσουμε θεωρητικά το διοξείδιο του άνθρακα από άλλα αέρια με λιγότερη κατανάλωση ενέργειας. Αλλά δεν τα υπάρχοντα υλικά μεμβράνη μπορεί να κάνει τη δουλειά ενώ είναι αρκετά ισχυρή για να λειτουργούν στο εχθρικό περιβάλλον καυσαερίων - και ανέξοδες αρκετά για την απαραίτητη μεγάλες περιοχές.

«Ο όγκος είναι πραγματικά απίστευτο οποιοδήποτε τρόπο και αν το κοιτάξετε - πόσο άνθρακα καίγεται ή πόσο αέριο παράγεται ανά δευτερόλεπτο», δήλωσε ο Sholl, ο οποίος είναι η Γεωργία Έρευνα Συμμαχία διαπρεπής επιστήμονας στην αειφορία της ενέργειας. «Με μια πραγματικά καλή μεμβράνη, θα χρειαζόμασταν κάτι σαν ένα εκατομμύριο τετραγωνικά μέτρα επιφάνειας και ανά μονάδα παραγωγής ενέργειας. Το ποσό αυτό ακούγεται αδύνατο, αλλά είναι κάτι που ήδη πραγματοποιείται σε εγκαταστάσεις αφαλάτωσης νερού."

Κοίλων ινών όχι παχύτερο από μια τρίχα είναι το κλειδί για την παροχή επαρκών επιφάνεια μεμβράνης, δήλωσε ο William Κόρος, ο οποίος εργάζεται για τα δύο έργα ως καθηγητής στη Σχολή Χημικών Μηχανικών και Βιομοριακών.

"Ανάλογα με τις λεπτομέρειες του σχεδιασμού, η επιφάνεια επαφής που μπορούν να συσκευαστούν σε ένα κυβικό μέτρο μεμβράνης ή ροφητικού όγκος μπορεί να είναι εκατοντάδες ή χιλιάδες φορές υψηλότερες από ό, τι θα μπορούσε να επιτευχθεί με ανταγωνιστικές προσεγγίσεις», δήλωσε ο Κόρος, ο οποίος είναι μια έρευνα της Γεωργίας Συμμαχία διαπρεπής μελετητής στην επιστήμη και τεχνολογία μεμβρανών. "Αυτό θα μας επιτρέψει να χωρέσει τα νέα υλικά δέσμευσης διοξειδίου του άνθρακα στην ήδη περιορισμένος μονάδες παραγωγής ενέργειας."

Sholl και οι συνάδελφοί του χρησιμοποιούν υπολογιστικές τεχνικές για την οθόνη του σχεδόν 5.000 ενώσεις που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στο μέταλλο-οργανικά υλικά πλαισίου, οι οποίες είναι υπο-micron κλίμακα κρύσταλλα που θα προστεθούν οι ίνες να διαχωρίζει το διοξείδιο του άνθρακα από άλλα αέρια. Χρησιμοποιώντας τις υπολογιστικές τεχνικές, ελπίζουν να μειώσουν τον αριθμό των υποψηφίων υλικών σε όσο το δυνατόν λιγότερα και 50 που θα συντίθενται και δοκιμάζονται.

"Προσπαθούμε να συνδέσετε το υπολογιστικό διαλογής και πρόβλεψη για ένα υλικό που μπορεί πραγματικά να χρησιμοποιηθεί σε μια μεμβράνη," δήλωσε η Ματίνα Μπάδα Meredith, επίσης καθηγητής στη Σχολή Χημικών Μηχανικών και Βιομοριακών. "Θα μελετήσουμε αυτές τις ενώσεις σε ένα γρήγορο τρόπο, μετρώντας απλώς τα βασικά χαρακτηριστικά των τόκων."

Τα ακίνητα αυτά περιλαμβάνουν διαπερατότητας - την ικανότητα να επιτρέψει το διοξείδιο του άνθρακα μέσω της - και της επιλεκτικότητας, η οποία θα της επιτρέψει να αποκλείσει άλλα αέρια. Ο προσυμπτωματικός έλεγχος θα πρέπει να μειώσει τον αριθμό των υποψηφίων σε μια χούφτα που πραγματικά θα χρησιμοποιούνται για να κάνουν μεμβράνες για πιο λεπτομερή έλεγχο, Sholl είπε.

Στο τέλος της διετούς περιόδου χορήγησης, οι ερευνητές αναμένουν να έχουν παραχθεί και δοκιμαστεί κοίλες ίνες μεμβράνες σε εργαστηριακή κλίμακα. Στη συνέχεια μπορούν συνεργάτης με έναν κατασκευαστή να παράγει δέσμες των ινών για μια δοκιμή δοκιμαστική κλίμακα.

Απαερίων σταθμού περιέχουν οξείδιο του αζώτου και τα οξείδια του θείου, καθώς και υγρασία, που μπορεί να συνδυάζονται για να προκαλέσουν διάβρωση. Η υγρασία και μόνο μπορεί επίσης να προκαλέσει προβλήματα για ορισμένες μεμβράνες. Επιπλέον, τα καυσαέρια περιέχουν ίχνη ενώσεων, όπως το χλώριο και τον υδράργυρο που θα μπορούσε να βλάψει επίσης τις μεμβράνες.

"Δεν θα ξέρει πραγματικά τι οι ρυπαντές θα κάνουμε μέχρι να τεθεί η μεμβράνη στη ροή καυσαερίων," Sholl είπε. «Ένα βασικό θέμα θα είναι να δείξει ότι τα υλικά αυτά θα λειτουργήσουν σήμερα και αύριο, και για πολύ καιρό αργότερα. Η ανθεκτικότητα των υλικών σε πραγματικό περιβάλλον είναι κάτι που πρέπει να καταλάβουμε."

Ένα σύστημα δέσμευσης διοξειδίου του άνθρακα με βάση τις κοίλες ίνες μεμβράνες θα μπορούσε να καταργήσει δυνητικά όσο το 90 τοις εκατό του διοξειδίου του άνθρακα από τις εκπομπές των φυτών. Αλλά αυτό θα έχουν κάποιο κόστος: ακόμη και στην καλύτερη των περιπτώσεων, οι υπολογισμοί, η απομάκρυνση θα απαιτήσει τουλάχιστον το 10 τοις εκατό της ενέργειας του φυτού.

"Η πραγματικότητα είναι ότι όλες οι χώρες σε όλο τον κόσμο πρόκειται να καίνε άνθρακα στο προσεχές μέλλον", Sholl πρόσθεσε. «Εμείς πραγματικά δεν έχουν επιλογή, διότι δεν έχουμε άλλες καλές πηγές του φορτίου αναφοράς στο επίπεδο που παίρνουμε από τον άνθρακα. Κάθε τεχνολογία για να συλλάβει οικονομικά του άνθρακα από αυτές τις εγκαταστάσεις θα μπορούσαν να έχουν μεγάλο αντίκτυπο."

Πηγή: http://www.gatech.edu/

Last Update: 6. October 2011 14:11

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