石墨烯过滤器使碳捕获更加高效和廉价

  EPFL的化学工程师已经开发出一种用于碳捕集的石墨烯过滤器,其效率超过了商业捕集技术的效率,并且可以将碳捕集的成本降低至每吨二氧化碳30美元。

石墨烯过滤器使碳捕获更加高效和廉价

  全球变暖的罪魁祸首之一是大量二氧化碳的排放,这些二氧化碳主要来自化石燃料的燃烧以及钢铁和水泥的生产。作为回应,科学家一直在尝试一种过程,该过程可以隔离浪费的二氧化碳,将其运输到存储地点,然后将其存放在无法进入大气的地方。

  问题在于,从发电厂和工业排放中捕获碳不是很划算。主要原因是废二氧化碳并非纯净排放,而是与氮气和其他气体混合,要从工业排放中提取二氧化碳需要额外的能源消耗,这意味着要花更多的钱。

  科学家一直在尝试开发一种节能的二氧化碳过滤器。这种技术被称为“膜”,可以从混合气体中提取二氧化碳,然后将其存储或转化为有用的化学物质。EPFL基础科学学院(EPFL Valais Wallis)的Kumar Varoon Agrawal教授解释说:“但是,目前的二氧化碳过滤器的性能受到当前可用材料的基本性能的限制。”

  现在,阿格劳瓦尔(Agrawal)带领化学工程师团队开发了世界上最薄的石墨烯过滤器,石墨烯是享誉全球的“奇妙材料”,该材料在2010年获得了诺贝尔物理学奖。它还可以从混合气体中分离出二氧化碳,例如从工业排放中分离出的气体,并且其效率和速度都超过了大多数目前的过滤器。这项工作发表在《科学进展》上。

  “我们的方法很简单,”阿格劳瓦尔(Agrawal)说。“我们在石墨烯上开了一个二氧化碳大小的孔,使二氧化碳能够流过,同时阻挡了比二氧化碳还大的其他气体,例如氮气。” 结果是创纪录的二氧化碳捕获性能。

  为了进行比较,目前的过滤器需要超过1000个气体渗透单元(GPU),而其碳捕获特异性(称为“二氧化碳/氮分离因子”)必须大于20。在11,800个GPU上,二氧化碳的渗透率提高了十倍,而它们的分离系数为22.5。

  阿格拉瓦尔说:“我们估计这项技术将使每吨二氧化碳的碳捕获成本降低近30美元,而商业流程的成本则高出两倍至四倍。” 他的研究小组目前正在研究通过开发一个试点工厂演示者捕获10公斤扩大过程中的碳每天的二氧化碳,由瑞士政府和瑞士的行业资助的项目。

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