Naukowcy z C2CNT LLC, Carbon Corp i George Washington University opracowali nową metodę oddzielenia stopionego elektrolitu od produktów grafenowych nanokarbon podczas procesu przechwytywania dwutlenku węgla. Ten przełom stanowi znaczący postęp w wychwytywaniu i wykorzystaniu węgla (CCU), oferując zrównoważony sposób zmniejszenia poziomu dwutlenku węgla w atmosferze przy jednoczesnym wytwarzaniu cennych materiałów.
Badania, prowadzone przez profesora Stuarta Lichta, koncentrują się na ulepszeniu, w jaki sposób nanorurki węglowe (CNT) są oddzielone od materiału zwanego „karbanogel”, który powstaje podczas elektrolizy dwutlenku węgla w stopionych węglanach. Carbanogel to mieszanka grafenowych nanokarbonów i stopionego elektrolitu. Aby wydobyć czyste CNT i ponowne wykorzystanie elektrolitu, oba muszą być skutecznie rozdzielone.
Proces rozpoczyna się od rozpadu dwutlenku węgla, w którym węgiel jest przekształcany w różne formy grafenu nanokarbonu, w tym CNT, w katodzie (część konfiguracji elektrolizy). Wyzwanie polega na oddzieleniu stopionego elektrolitu, który jest ściśle zmieszany z nanokarbonami. Naukowcy osiągnęli wysoką wydajność w oddzielaniu elektrolitu za pomocą metody filtracji wysokiego ciśnienia o wysokim ciśnieniu. Dostosowali proces, dostosowując współczynniki kluczowe, takie jak czas naciśnięcia materiału, przyłożony ciśnienie i rodzaj zastosowanego filtra.
Profesor Licht wyjaśnił: „Dwutlenek węgla jest podzielony na węgiel i tlen z matrycą grafenowym nanokarbonowo-elektrolitowym rosnącą w katodzie elektrolizy. Ta mieszanka elektrolitów nanokarbonowych/węglanowych została nazwana karbanogelem i jest udoskonalana przez oddzielenie elektrolitu. ” Podkreślił ponadto znaczenie tego procesu separacji, zauważając, że „wydajność ekstrakcji elektrolitu w tym badaniu jest prawie kompletna, umożliwiając znaczne odzysk elektrolitu z produktu nanokarbonu grafenu”.
Na przykład zwiększenie czasu prasy i zastosowanie większego ciśnienia znacznie poprawiło wydajność oddzielania elektrolitu. Zastosowanie określonego rodzaju filtra, znanego jako ekran holenderskiego splotu, dodatkowo zwiększyło separację, zapewniając minimalną utratę elektrolitu i maksymalizując czystość CNT.
Wpływ tych badań jest znaczący. Dzięki efektywnemu oddzieleniu elektrolitu proces staje się bardziej zrównoważony i opłacalny, ponieważ ponownie wykorzystany elektrolit zmniejsza koszty materiału. Ponadto zdolność do wytwarzania wysokiej jakości CNT bezpośrednio z dwutlenku węgla sprawia, że technologia ta jest obiecującym rozwiązaniem zarówno dla zmniejszania emisji dwutlenku węgla, jak i tworzenia cennych produktów.
Badanie pokazuje również, że proces ten można skalować, co oznacza, że można go zastosować do większych ilości karbanogelu, przy czym sprzęt jest w stanie obsłużyć znaczne ilości. Ta skalowalność ma kluczowe znaczenie dla zastosowań przemysłowych, w których należy przechwycić i przekształcić duże ilości dwutlenku węgla, aby wywierać znaczący wpływ na zmiany klimatu.
Profesor Licht podkreślił potencjał dalszych ulepszeń, stwierdzając: „Można osiągnąć jeszcze wyższą wydajność ekstrakcji przy dalszych udoskonaleniach, takich jak zastosowanie próżni w połączeniu z zastosowanym ciśnieniem”. Gdy naukowcy nadal ulepszają tę technologię, oczekuje się, że przyszłe badania będą zbadać dodatkowe ulepszenia, takie jak stosowanie filtracji próżniowej w celu dalszego zwiększenia wydajności separacji elektrolitów. Postęp ten może prowadzić do powszechnego przyjęcia elektrolizy dwutlenku węgla jako praktycznej metody zarówno zwalczania zmian klimatu, jak i wytwarzania zaawansowanych materiałów.
Referencje dziennika
Gad Licht, Kyle Hofstetter, Stuart Licht. „Oddzielenie stopionego elektrolitu od produktu grafenowego nanokarbonu po elektrolitycznym wychwytywaniu dwutlenku węgla”. Decarbon, 2024. doi: https://doi.org/10.1016/j.decarb.2024.100044
