Этот метод производит сферы, которые обладают хорошей способностью улавливать углерод, и он эффективно работает в больших масштабах.
Углеродные сферы имеют размер от нанометров до микрометров. За последнее десятилетие они начали играть важную роль в таких областях, как хранение и преобразование энергии, катализ, адсорбция и хранение газа, доставка лекарств и ферментов и очистка воды.
Они также лежат в основе технологии улавливания углерода, которая удерживает углерод, а не выбрасывает его в атмосферу, тем самым помогая бороться с изменением климата.
Проблема в том, что существующие методы изготовления углеродных сфер имеют недостатки. Они могут быть дорогими или непрактичными, либо они производят сферы, плохо улавливающие углерод. Некоторые используют биомассу, что делает их более экологически чистыми, но для их активации требуется химическое вещество.
Именно здесь работа команды Суонси, базирующейся в Исследовательском институте энергетической безопасности университета, представляет собой серьезный прорыв. Он указывает путь к лучшему, более чистому и экологичному способу производства углеродных сфер.
Команда адаптировала существующий метод, известный как CVD – химическое осаждение из паровой фазы. Это включает использование тепла для нанесения покрытия на материал.
Используя пиромеллитовую кислоту в качестве источника углерода и кислорода, они применили метод химического осаждения из паровой фазы при различных температурах, от 600 до 900 ° C. Затем они изучили, насколько эффективно сферы улавливают CO2 при разных давлениях и температурах
Они обнаружили, что:
800 ° C была оптимальной температурой для образования углеродных сфер
Ультрамикропоры в сферах, которые были созданы, дали им высокую способность захвата углерода как при атмосферном, так и при более низком давлении
На удельную поверхность и общий объем пор влияла температура осаждения, что приводило к заметному изменению общей способности улавливания диоксида углерода
При атмосферном давлении самая высокая адсорбционная способность углекислого газа, измеренная в миллимолярах на грамм, для лучших углеродных сфер, составляла около 4.0 при 0 ° C и 2.9 при 25 ° C.
Этот новый подход имеет ряд преимуществ по сравнению с существующими методами производства углеродных сфер.
Он не содержит щелочей и не требует катализатора для формирования сфер. Он использует дешевое и безопасное сырье, которое легко доступно на рынке.
Нет необходимости в растворителях для очистки материала. Это также быстрая и безопасная процедура.
Доктор Саид Ходабахши из Исследовательского института энергетической безопасности Университета Суонси, который руководил исследованием, сказал:
«Углеродные сферы быстро становятся жизненно важными продуктами для зеленого и устойчивого будущего. Наши исследования показывают экологичный и устойчивый способ их производства.
Мы продемонстрировали безопасный, чистый и быстрый способ изготовления сфер. Что особенно важно, микропоры в наших сферах означают, что они очень хорошо улавливают углерод. В отличие от других методов химического осаждения из паровой фазы, наша процедура позволяет производить сферы в больших масштабах, не полагаясь на опасное газовое и жидкое сырье.
Углеродные сферы также исследуются на предмет потенциального использования в батареях и суперконденсаторах. Таким образом, со временем они могут стать незаменимыми для хранения возобновляемой энергии, так же как и для улавливания углерода."