Инженеры Университета Делавэра продемонстрировали способ эффективного улавливания углекислого газа из воздуха с помощью новой электрохимической системы, работающей на водороде.
В настоящее время топливные элементы с гидроксидообменной мембраной в ядре изучаются как альтернатива традиционным топливным элементам: они и дешевле, и экологичнее. Но и у них есть ахиллесова пята - они чрезвычайно чувствительны к диоксиду углерода, который забивает их "дыхание" и не дает эффективно работать.
Однако группа ученых решила обратить недостаток в свою пользу.
Как работает этот топливный элемент
Он вырабатывает электрическое напряжение путем окисления восстановителя (к примеру, дигидрогена) и восстановления окислителя (чаще всего кислорода). Реакция производится на ионообменной пластине между электродами в присутствии в среде атомов платины, которая катализирует процесс. Такой ускоритель дорогой, но есть альтернативы.
Второе отличие от обычных батарей - щелочная среда, а не кислая с присутсвием протонов.
Как было уже сказано выше, создатели технологии заявляют, что попадание углекислого газа вызывает падение производительности до 20% от высшего показателя.
Инновационнный способ разделения
Газ не просто встраивался в систему и мешал ей, а вел себя иначе. Он всасывался мембраной с одной стороны и выбрасывался на другую, причем с такой силой, что градиент концентрации веществ практически не замедляет работу. Другими словами, если обмотать трубку мембраной и пустить по ней воздух, то из другого конца выйдет углекислый газ, а из оболочки - очищенный воздух (или наоборот).
Чтобы еще сильнее повысить мощь всасывания, они встроили дополнительный слой, который проводит как анионы газа, так и электроны. Надо сказать, что новое устройство не требует никаких проводов или других вспомогательных элементов, ему нужна только подача водорода. К тому же, так можно убить двух зайцев: если сделать фильтрование и отвод водорода, который добывается вместе с природным газом как побочный продукт, и направить его в устройство, которое будет фильтровать воздушные отходы того же добывающего пункта, можно сокращать вредные выбросы за счет их же энергии.
Можно подумать, что этот метод слишком медленный. Как заявили исследователи, это совершенно не так:
Результаты показывают,что электрохимическая ячейка с короткозамкнутой мембраной площадью 25 см² может удалять более 99% CO2 из воздуха со скоростью потока 2000 см³/мин в течение 450 часов и может эффективно работать в условиях динамической нагрузки. Ранний прототип устройства, размером с банку газировки, был признан способным фильтровать 10 литров воздуха в минуту, удаляя при этом более 98% углекислого газа, добавили исследователи. Для автомобильного применения устройство будет размером с галлон молока (около 3,7 литра).
сказал Сетцлер, один из авторов.