Новая мембрана улавливает только вредные газы: чистый воздух
Улавливание углерода — это многообещающее направление исследований, которое поможет замедлить процесс изменения климата, предотвращая в первую очередь выбросы парниковых газов. С этой целью ученые изучают множество различных технологий и веществ, включая глину, пузырчатые мембраны, ионные жидкости, металлоорганические каркасы и даже пористые порошки.
Новое исследование, проведенное учеными из Национальной лаборатории Ок-Риджа и Университета Теннесси, основано на одной из самых простых форм улавливания углерода: полимерных мембранах. Их можно протянуть по всей трубе установки, где они будут выборочно фильтровать углекислый газ из дыма. Это позволит «полезным» газам, таким как кислород и азот, свободно выходить в атмосферу.
Секретный ингредиент новой мембраны — фтор. Этот элемент образует с углеродом особо устойчивые связи, что облегчает процесс. Исследователи начали свою работу с создания полимера на основе фтора, а затем нагрели его до карбонизации. Это придало материалу пористую структуру, сохранив при этом фторсодержащие группы, что повышает резерв для поглощения CO2.
«Благодаря такому подходу получился материал на основе диоксида углерода с высокой площадью поверхности и ультрамикропорами, который стабилен в условиях высоких температур», — пояснил Чжэньчжэнь Ян, ведущий автор исследования. «Все эти факторы делают его перспективным кандидатом для мембран, предназначенных для улавливания и отделения углерода».
Как правило, такие мембраны соблюдают компромисс между способностью поглощать лишь определенные газы и проницаемостью — когда одна повышается, другая понижается. Но команда говорит, что мембрана на основе фтора хорошо уравновешивает два этих свойства, преодолевая так называемый верхний предел Робсона.
Еще один важный плюс заключается в том, что фтор и другие исходные материалы добываются в изобилии, а потому недороги, что поможет увеличить объем производства и снизить цену. В будущем команда планирует и дальше исследовать механизм селективности фтора по СО2, чтобы улучшить рецептуру.