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Posted in | Nanomaterials

La Tecnología de Georgia Recibe el Fondo Para Desarrollar las Membranas de la Hueco-Fibra Usando los Materiales de Nanoporous

Published on August 16, 2010 at 6:32 AM

Los Investigadores en el Instituto de Tecnología de Georgia están utilizando el financiamiento de la Dependencia de los Proyectos de Investigación Avanzada - Energía - también conocida como ARPA-E - para perseguir dos diferentes, pero relacionados, las aproximaciones para quitar el dióxido de carbono de los humos de las centrales eléctricas carbón-ardiendo.

Las centrales eléctricas producen aproximadamente una mitad de todo el dióxido de carbono emitido en los Estados Unidos cada año. Los investigadores tentativa utilizar las propiedades de alta densidad únicas de fibras huecos para desarrollar las técnicas de poco costo para quitar los volúmenes grandes del gas de efecto invernadero de las emisiones.

En un proyecto, concedido directamente a la Tecnología de Georgia, investigadores están desarrollando las membranas compuestas de la hueco-fibra que utilizarán los materiales metalorgánicos nanoporous del marco para separar el dióxido de carbono de los humos. En el otro proyecto, los investigadores de la Tecnología de Georgia están ayudando a colegas en el Laboratorio Nacional de la Oak Ridge en los absorbentes de la hueco-fibra que se convierten que remojarán hacia arriba el dióxido de carbono como una esponja - entonces release/versión la cuando está calentado.

Ambos se aprovecharán de las propiedades muy altas del superficie-a-volumen de las fibras huecos hechas girar de los polímeros. Para el proyecto de la membrana, los investigadores preven el proporcionar de millón de metros cuadrados de área de la membrana dentro de un edificio moderado-clasificado usando la huella compacta permitida por las fibras.

“El reto con esto es tener una tecnología que no sólo trabaje físicamente, pero que puede ser construido a gran escala y operatorio económicamente,” dijo a David Sholl, que lleva el proyecto de la membrana como profesor en la Escuela de la Tecnología de Georgia de la Ingeniería Química y Biomolecular. “Si somos acertados, esta tecnología podría tener un impacto muy importante en intentar reducir emisiones de carbono de la combustión del carbón.”

La Captura de emisiones del dióxido de carbono en las centrales eléctricas tiene sentido porque las emisiones se concentran allí, Sholl dice. Pero la tecnología actual, que implica los gases de pila que burbujean con una solución acuosa y después la eliminación del dióxido de carbono, consumiría por lo menos un tercero de la energía producida por cada central eléctrica.

Las Membranas podían separar teóricamente el dióxido de carbono de otros gases con menos entrada de información de energía. Pero ningunos materiales existentes de la membrana pueden hacer el trabajo mientras que siendo bastante robustos operatorio en el ambiente hostil del humo - y bastante barato para las áreas extensas necesitó.

“El volumen es verdad increíble cualquier manera que usted la observe - se quema cuánto carbón o cuánto gas se produce por segundo,” dijo a Sholl, que es un escolar eminente de Alliance de la Investigación de Georgia en continuidad de la energía. “Con una membrana realmente buena, necesitaríamos algo como millón de metros cuadrados de área por central eléctrica. Que la cantidad suena imposible, pero él es algo que es hecha ya en recursos de la desalación del agua.”

Las fibras Huecos que un pelo son no más densamente el clave a proporcionar a la superficie de la suficiente membrana, dijeron a Guillermo Koros, que está trabajando en proyectos como profesor en la Escuela de la Ingeniería Química y Biomolecular.

“Dependiendo de los detalles del diseño, el área de contacto que se puede empaquetar en un metro cúbico de la membrana o volumen del absorbente puede ser centenares o millares de épocas más arriba que podría ser logrado con aproximaciones competitivas,” dijo a Koros, que es un escolar eminente de Alliance de la Investigación de Georgia en ciencia y tecnología de la membrana. “Esto permitiría que ajustáramos los nuevos materiales de la captura del carbón en centrales eléctricas ya-obstaculizadas.”

Sholl y sus colegas están utilizando técnicas de cómputo para revisar las casi 5.000 pastas que se podrían utilizar en los materiales metalorgánicos del marco, que son los cristales de la sub-micrón-escala que serán agregados a las fibras para separar el dióxido de carbono de otros gases. Usando las técnicas de cómputo, esperan cortar el número de materiales del candidato a únicamente 50 que serían sintetizados y probados.

“Estamos intentando conectar la investigación de cómputo y predicción a un material que se puede utilizar real en una membrana,” dijo Carson Meredith, también profesor en la Escuela de la Ingeniería Química y Biomolecular. “Estudiaremos estas pastas de una manera rápida, midiendo apenas las propiedades dominantes del interés.”

Esas propiedades incluyen la permeancia - la capacidad de permitir el dióxido de carbono a través - y la selectividad, que permitirán que excluya otros gases. Esa investigación debe cortar el número de candidatos a un puñado que sería utilizado real para hacer las membranas para una prueba más detallada, Sholl dijo.

En el final del período de dos años de la concesión, los investigadores preveen haber producido y las membranas probadas de la hueco-fibra en la escala de laboratorio. Entonces partner con un fabricante para producir los manojos de las fibras para una prueba de la piloto-escala.

Los humos de la central eléctrica contienen el óxido de nitrógeno y los óxidos de azufre, así como la humedad, que puede combinar para causar la corrosión. La Humedad solamente puede también causar los problemas para algunas membranas. Además, los humos contienen cantidades de trazo de pastas tales como cloro y mercurio que podrían también dañar las membranas.

“No conoceremos realmente lo que harán los contaminantes hasta que pongamos la membrana en la secuencia del humo,” a Sholl dijeron. “Una cuestión clave será mostrar que estos materiales trabajarán hoy y mañana, y durante mucho tiempo luego. La robustez de los materiales en un ambiente real es algo que tenemos que entender.”

Un sistema de la captura del carbón basado en las membranas de la hueco-fibra podía potencialmente quitar tanto como el 90 por ciento del dióxido de carbono de emisiones de la instalación. Pero eso vendría en un costo: incluso en los cálculos de la mejor-caja, el retiro requeriría por lo menos el de 10 por ciento una energía de la instalación.

“La realidad es que todos los países en todo el mundo van a quemar el carbón para el futuro próximo,” Sholl agregó. “No tenemos realmente una opción porque no tenemos otras buenas fuentes de la carga de la línea de fondo en el nivel que conseguimos del carbón. Cualquier tecnología para capturar económicamente el carbón de estos recursos podía tener un impacto grande.”

Fuente: http://www.gatech.edu/

Last Update: 12. January 2012 04:56

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