Dioxidul de carbon din aer, eliminat în proporție de 99% cu ajutorul unei noi tehnologii

Inginerii de la Universitatea din Delaware au demonstrat un mod de a capta eficient 99% din dioxidul de carbon din aer folosind un nou sistem electrochimic alimentat de hidrogen.

Acesta este un progres semnificativ în a capta dioxidul de carbon din aer și ar putea aduce pilele de combustie ecologice mai aproape de realitate.

• Telescopul Webb a găsit o populație neobișnuit de mare de asteroizi între Jupiter și Marte
• Un nou studiu dezvăluie cum au jucat cometele un rol „major” în apariția vieții pe Pământ

Echipa de cercetare, condusă de profesorul Yushan Yan, a descris metoda în revista Nature Energy.

Pilele de combustie funcționează prin conversia energiei chimice a combustibilului direct în electricitate. Ele pot fi folosite în transport pentru lucruri precum vehicule hibride sau cu emisii zero.

Pila de combustie care ajută la eliminarea a 99% din CO2

Profesorul Yan lucrează de ceva timp pentru la îmbunătățirea pilelor de combustie cu membrană de schimb de hidroxizi (HEM), o alternativă economică și prietenoasă cu mediul la pilele de combustie tradiționale pe bază de acid utilizate astăzi.

Dar pilele HEM au un dezavantaj care le-a ținut departe de drum: sunt extrem de sensibile la dioxidul de carbon din aer. Dioxidul de carbon face dificilă respirația unei pile HEM.

Acest defect reduce rapid performanța și eficiența pilei de combustie cu până la 20%, făcând-o nu mai bună decât un motor pe benzină. Grupul de cercetare al lui Yan caută o soluție pentru această enigmă legată de dioxidul de carbon din aer de peste 15 ani.

Dezavantajul transformat în avantaj

Cu câțiva ani în urmă, cercetătorii și-au dat seama că acest dezavantaj ar putea fi de fapt o soluție pentru îndepărtarea dioxidului de carbon.

„Ne-am dat seama că pilele de combustie captează aproape fiecare moleculă de dioxid de carbon care intră în ele și sunt foarte bune la filtrarea lor”, a spus Brian Setzler, profesor asistent pentru cercetare în inginerie chimică și biomoleculară și coautor al lucrării.

Deși acest lucru nu este bun pentru pila în sine, echipa știa că dacă ar putea folosi acest proces încorporat de „auto-purificare” într-un dispozitiv separat în amonte de stiva de pile de combustie, l-ar putea transforma într-un separator de dioxid de carbon.

„Se pare că abordarea noastră este foarte eficientă. Putem capta 99% din dioxidul de carbon din aer într-o singură trecere dacă avem designul potrivit și configurația potrivită”, a spus Yan.

Cum funcționează tehnologia?

Ei au găsit o modalitate de a încorpora sursa de energie pentru tehnologia electrochimică în interiorul membranei de separare. Abordarea a implicat scurtcircuitarea internă a dispozitivului.

„Este riscant, dar am reușit să controlăm această pilă de combustie scurtcircuitată cu hidrogen. Și, folosind această membrană internă scurtcircuitată electric, am reușit să scăpăm de componentele voluminoase, cum ar fi plăcile bipolare, colectoarele de curent și firele electrice găsite de obicei într-o stivă de astfel de pile”, a spus Lin Shi, un doctorand în grupul Yan și autorul principal al lucrării.

Acum echipa de cercetare avea un dispozitiv electrochimic care arăta ca o membrană de filtrare normală, făcută pentru separarea gazelor, dar cu capacitatea de a colecta continuu cantități mici de dioxid de carbon din aer, ca un sistem electrochimic mai complicat.

De fapt, încorporarea firelor dispozitivului în interiorul membranei a creat o scurtătură care a făcut ca particulele de dioxid de carbon să se deplaseze mai ușor dintr-o parte în alta. De asemenea, a permis echipei să construiască un modul compact, spiralat, cu o suprafață mare într-un volum mic. Cu alte cuvinte, acum au un pachet mai mic capabil să filtreze cantități mai mari de aer, făcându-l atât eficient, cât și rentabil pentru aplicațiile cu pile de combustie.

Unde poate fi folosită tehnologia care reduce dioxidul de carbon din aer

Între timp, mai puține componente înseamnă costuri mai mici și, mai important, oferă o modalitate de a face tehnologia mai atrăgătoare pentru piață.

Rezultatele echipei de cercetare au arătat că o celulă electrochimică care măsoară 5 x 5 cm ar putea elimina în mod continuu aproximativ 99% din CO2 găsit în aerul care curge la o rată de aproximativ doi litri pe minut.

Un prototip timpuriu de dispozitiv spiralat de dimensiunea unei doze de suc de 330 ml este capabil să filtreze 10 litri de aer pe minut și să elimine 98% din dioxidul de carbon, au spus cercetătorii.

Adaptat pentru o aplicație auto, dispozitivul ar avea aproximativ dimensiunea unui bidon de 4 litri, a spus Setzer, dar dispozitivul ar putea fi folosit și pentru a elimina dioxidul de carbon în alte situații.

Sistemul ar putea fi folosit și în cazul avioanelor

De exemplu, tehnologia brevetată de UD ar putea permite realizarea de dispozitive mai ușoare și mai eficiente de îndepărtare a dioxidului de carbon în nave spațiale sau submarine, unde filtrarea continuă este esențială.

„Avem câteva idei pentru o foaie de parcurs pe termen lung care ne poate ajuta cu adevărat să ajungem acolo”, a spus Setzler.

Potrivit lui Shi, deoarece sistemul electrochimic este alimentat de hidrogen, pe măsură ce economia hidrogenului se dezvoltă, acest dispozitiv electrochimic ar putea fi folosit și în avioane și clădiri în care se dorește recircularea aerului ca măsură de economisire a energiei.

Vă recomandăm să citiți și:

Ar putea orașele să declanșeze revoluția mașinilor electrice? Concluziile unui nou studiu

Microsoft va produce cipuri avansate pentru militarii americani

China ar fi construit în secret două sisteme de supercomputere de tip exascale

Cercetătorii au creat pielea artificială care se învinețește atunci când este lovită. Cum ar putea fi folosită?