2019-07-27 16:01:02
用于碳捕获的下一代膜

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燃烧化石燃料产生的二氧化碳仍大部分释放到大气中,增加了全球变暖的负担。降低二氧化碳水平的一种方法是通过碳捕获,一种从排放中去除二氧化碳的化学技术(“后燃烧”),防止二氧化碳进入大气。然后可以将捕获的CO 2再循环或以气体或液体形式储存,这一过程称为封存。

碳捕获可以使用高性能膜来完成,这种膜是聚合物过滤器,可以从混合气体中特别挑出CO2,例如从工厂烟道排出的气体。这些膜是环保的,它们不产生废物,它们可以加强化学过程,并且可以以分散的方式使用。它们现在被认为是减少二氧化碳排放的最节能途径之一。

由EPFL Valais Wallis的Kumar Varoon Agrawal领导的科学家现已开发出一种新型高性能膜,它可以大大超过燃烧后捕获目标。该膜基于单层石墨烯,选择性层薄于20纳米,具有高度可调的化学性质,这意味着它们可以为下一代高性能膜铺平道路,实现多种关键分离。

目前的膜需要超过1000个气体渗透单元(GPU),并且具有高于20的CO 2 / N 2分离因子 - 这是它们的碳捕获特异性的量度。 EPFL科学家开发的膜在6,180个GPU中的二氧化碳渗透率提高了六倍,分离系数为22.5。当科学家们将优化的石墨烯孔隙度,孔径和官能团(实际上与二氧化碳反应的化学基团)结合起来时,GPU达到了11,790,而他们制造的其他膜显示出高达57.2的分离因子。

“功能化纳米多孔石墨烯上的二氧化碳选择性聚合物链使我们能够制造纳米厚度的二氧化碳选择性膜,”Agrawal说。 “这种膜的二维特性极大地增加了二氧化碳的渗透性,使得膜对碳捕获更具吸引力。这个概念非常通用,并且可以通过这种方式进行大量的高性能气体分离。”

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