Разработан электрохимический реактор для удаления углекислого газа из атмосферы
Исследователи из Университета Райса разработали электрохимический реактор, который может значительно сократить потребление энергии для удаления углекислого газа непосредственно из атмосферы. Новая конструкция реактора может стать частью решения насущной проблемы воздействия выбросов на климат и биосферу, позволяя реализовать более гибкие и масштабируемые стратегии снижения выбросов углекислого газа.
Исследование, опубликованное в Nature Energy, описывает реактор как имеющий модульную трёхкамерную структуру со спроектированным пористым слоем твёрдого электролита в его ядре. Хаотянь Ван, химический и биомолекулярный инженер из Райса, чья лаборатория занимается исследованиями решений промышленной декарбонизации и преобразования и хранения энергии, сказал, что работа «представляет собой большую веху в улавливании углерода из атмосферы».
Сравнение термической и электрохимической регенерации CO2 в контуре улавливания углерода CO2–карбонат. a) Иллюстрация пилотного процесса улавливания CO2 с помощью карбоната кальция. b) Иллюстрация электрохимической регенерации CO2 из растворов карбоната в нашем твердоэлектролитном реакторе для полного контура улавливания углерода. Источник: Nature Energy (2024). DOI: 10.1038/s41560-024-01654-z«Наша работа была сосредоточена на использовании электрической энергии вместо тепловой для регенерации углекислого газа», — сказал Фанг, добавив, что этот подход имеет несколько дополнительных преимуществ, в том числе он работает при комнатной температуре, не требует дополнительных химикатов и не производит нежелательных побочных продуктов.
Типы химикатов, используемых для улавливания углекислого газа, имеют различные недостатки и преимущества. Сорбенты на основе аминов являются наиболее широко используемыми, отчасти потому, что они имеют способность образовывать более слабые связи, что означает, что требуется меньше энергии для извлечения углекислого газа из раствора. Однако они высокотоксичны и нестабильны. Несмотря на то, что базовые водные растворы с использованием сорбентов, таких как гидроксид натрия и гидроксид калия, являются более экологичной альтернативой, они требуют гораздо более высоких температур для обратного высвобождения углекислого газа.
«Наш реактор может эффективно разделять карбонатные и бикарбонатные растворы, производя щелочной абсорбент в одной камере и высокочистый диоксид углерода в отдельной камере. Этот подход оптимизирует электрические входы для эффективного управления движением ионов и массопереносом, снижая энергетические барьеры», — сказал Ван. Он выразил надежду, что исследование побудит большее количество отраслей промышленности внедрять устойчивые процессы и придаст импульс движению к будущему с нулевым уровнем выбросов.