Электроэнергия из углекислого газа

электроэнергия из углекислого газаВ то время как человеческая раса все еще продолжает оставлять свой углеродный след на Земле, она вынуждена продолжать искать пути, чтобы уменьшить влияние на потребление ею ископаемых видов топлива.

Технология «Захвата диоксида углерода» — химическое улавливание углекислого газа, прежде чем он будет выпущен в атмосферу — это один из подходов. В недавнем исследовании ученые Корнельского университета раскрывают новый способ захвата парниковых газов и превращения его в полезный продукт — производство электроэнергии.

Линден Арчер, почетный профессор инженерных наук, и докторант Важди Аль Садат, разработали кислородосодержащий алюминий / диоксид углеродный элемент питания, который использует электрохимические реакции как для улавливания углекислого газа, так и для производства электроэнергии. Их статья “The O2-assisted Al/CO2 electrochemical cell: A system for CO2 capture/conversion and electric power generation,” была опубликована 20 июля в Science Advances.

Предлагаемый этой группой элемент питания использует алюминий в качестве анода и смешанные потоки углекислого газа и кислорода в качестве активных ингредиентов катода. Электрохимические реакции между анодом и катодом связывают углекислый газ в богатые углеродом соединения, производя при этом электроэнергию и ценный оксалат в качестве побочного продукта.

В большинстве современных моделях захвата углерода сам углерод поглощается жидкими или твердыми веществами, которые затем нагревают или стравливают, чтобы освободить двуокись углерода. Концентрированный газ можно затем сжать и транспортировать для промышленного использования или хранения под землей. Полученные результаты в исследовании представляют собой возможную смену подхода, сказал Арчер.

«Тот факт, что мы разработали технологию улавливания углерода, которая также генерирует электричество, важен сам по себе,» сказал он. «Одной из преград на пути внедрения существующей технологии улавливания диоксида углерода в электростанциях является то, что для регенерации жидкостей, используемых для улавливания диоксида углерода, потребляется более 25% произведенной электроэнергии. Это серьезно ограничивает коммерческую жизнеспособность такой технологии. Кроме того, захваченный диоксид углерода должен транспортироваться в места, где он может быть сохранен или повторно использован, что требует новой инфраструктуры «.

Группа сообщила о том, что их электрохимический элемент генерирует 13 ампер-часов на грамм пористого углерода (в качестве катода) при разрядном потенциале около 1,4 вольта. Энергия, производимая элементом, сравнима с таковой, что вырабатывают аккумуляторные системы с высочайшей плотностью энергии.

Еще одним ключевым аспектом их исследований, говорит Арчер, является генерация супероксидных промежуточных продуктов, которые образуются, когда диоксид восстанавливается на катоде. Супероксид реагирует с нормально инертным диоксидом углерода, образуя углерод-углеродный оксалат, который широко используется во многих отраслях промышленности, в том числе фармацевтической, для выплавки химволокна и металла.

«Процесс способен превращать углекислый газ в более реакционные молекулы, такие как оксалат, который содержит два атома углерода, открывающие каскад реакционных процессов, которые могут быть использованы для синтеза различных продуктов,» сказал Арчер, отметив, что конфигурация электрохимического элемента будет зависеть от продукта, выбранного для получения из оксалата.

Аль-Садат, который работал над транспортными средствами с бортовыми системами захвата углерода в Сайди-Арамко, говорит, что эта технология не ограничивается только использованием силовых установок. «Дело с бортовыми системами захвата в транспортных средствах выглядит хорошо,» сказал он, «особенно если вы подумаете о двигателе внутреннего сгорания и вспомогательной системе, которая опирается на электрическую энергию.»

Он сказал, что алюминий является идеальным анодом для этого элемента питания, так как он в изобилии, безопаснее, чем другие металлы с высокой плотностью энергии и ниже по стоимости, чем другие потенциальные материалы (литий, натрий), и имеет сопоставимую с литием плотность энергии. Он добавил, что многие алюминиевые заводы уже включают какую-то часть генерирующих электроэнергию установок в свою деятельность, потому эта технология может помочь как в производстве электроэнергии, так и в сокращении выбросов углерода.

Недостатком этой технологии в настоящее время является то, что электролит — жидкость, соединяющая анод с катодом — чрезвычайно чувствителен к воде. Текущая работа направлена на повышение производительности электрохимических систем и использование электролитов, менее чувствительных к воде.

Источник: https://solarthermalmagazine.com/2016/08/04/cornell-scientists-convert-carbon-dioxide-create-electricity/

Написать нам