Исследователи создают соли для дешевого и эффективного улавливания CO2; имитирующий гидрат метана

Группа международных исследователей под руководством профессора Кафера Т. Явуза из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST), профессора Бо Лю из Университета науки и технологий Китая (USTC) и профессора Цян Сюй из Южного научного университета. and Technology (SUSTech) разработали многообещающий метод улавливания и хранения углерода с использованием монокристаллической клатратной соли на основе сульфата гуанидиния. Статья об их работе в открытом доступе опубликована в журнале Cell Reports Physical Science.

Гидрат метана изучается на предмет его способности захватывать и улавливать молекулы газа, такие как углекислый газ, под высоким давлением. Однако воссоздать эти условия в лаборатории сложно или невозможно, к тому же этот подход является энергоемким, поскольку твердое вещество метана и льда требует охлаждения. Используя соль на основе сульфата гуанидина, ученые успешно создали решетчатые структуры, называемые клатратами, которые эффективно имитируют активность гидрата метана, улавливая молекулы CO2 и создавая энергоэффективный способ сдерживания парниковых газов.

Сульфат гуанидиния служит для организации и улавливания молекул CO2, не вступая с ними в реакцию. Мы обнаружили редкий пример клатрата, который стабилен и не вызывает коррозии при температуре и давлении окружающей среды, что является весьма желательным свойством по сравнению с этаноламином, аммиаком и другими растворами, которые обычно используются для улавливания углерода.

Предыдущие методы улавливания углерода включали хемосорбцию, при которой между молекулами CO2 и поверхностью образуются химические связи. Этот процесс работал хорошо; однако химические связи требуют энергии для их разрушения, что увеличивает стоимость операции по улавливанию CO2. Клатратная структура на основе солей использует низкоэнергетические процессы физической адсорбции при улавливании CO2 без вмешательства воды или азота, что открывает многообещающее место для будущих технологий улавливания и хранения углерода за счет быстрого отверждения CO2.

Схематическая демонстрация обратимых клатратных образований с перепадом давления в процессе улавливания и выделения CO2. (А) Гидрат CO2, в котором молекулы CO2 захвачены кластерами воды при высоких давлениях и низких температурах. (B) Клатрат из сульфата гуанидиния и CO2, CO2@Gua2SO4, где CO2 может улавливаться при давлении всего 32 кПа и температуре дымовых газов (35°C и ниже). Сян и др.

Это открытие открывает новый способ хранения и транспортировки углекислого газа в твердом виде. CO2 обычно перевозится в твердом виде в виде сухого льда; сжатый в баллонах газ; или в виде карбонатов. Клатрат соли позволяет транспортировать CO2 в виде твердого порошка, что дает удивительно высокий объем на единицу веса, что делает этот метод наименее энергоемким и имеет огромный потенциал для практического применения.

Наша команда сделала возможным транспортировку CO2 в твердой форме без необходимости охлаждения или давления. С этого момента вы сможете буквально сгребать твердые вещества, содержащие CO2. Воздействие широкое и сильное, поскольку мировая топливная промышленность и предприятия Королевства активно ищут способы улавливания, хранения и транспортировки CO2 без значительных энергетических потерь.

Исследовательская группа надеется, что их результаты приведут к дальнейшему улучшению улавливания CO2 с точки зрения стабильности, возможности повторного использования, сорбционной способности и селективности, а также к снижению затрат и затрат энергии на регенерацию.

Исследование проводилось в Южном университете науки и технологий, Университете науки и технологий Китая и Университете науки и технологий короля Абдаллы.

Ресурсы

Чжилин Сян, Цунъянь Лю, Чуньхуэй Чен, Синь Сяо, Тьен С. Нгуен, Кафер Т. Явуз, Цян Сюй, Бо Лю (2023) «Синтез стабильного монокристаллического порошка клатрата диоксида углерода путем кристаллизации при переменном давлении», Cell Reports Physical Наука, doi: 10.1016/j.xcrp.2023.101383

Опубликовано 8 мая 2023 г. в разделе «Улавливание и хранение углерода (CCS)», «История рынка» | Постоянная ссылка | Комментарии (3)