غشایی قابل کنترل برای بیرون کشیدن دی اکسید کربن از جریان اگزوز

0

غشایی قابل کنترل برای بیرون کشیدن دی اکسید کربن از جریان اگزوز

غشایی قابل کنترل برای بیرون کشیدن دی اکسید کربن از جریان اگزوز سیستم جدید توسعه یافته توسط مهندسان شیمی در MIT می تواند راهی برای حذف مداوم دی اکسید کربن از جریان گازهای زائد یا حتی از هوا فراهم کند. م keyلفه اصلی غشایی با کمک الکتروشیمیایی است که نفوذ پذیری آن در برابر گاز می تواند به دلخواه روشن و خاموش شود ، بدون استفاده از قطعات متحرک و انرژی نسبتاً کم.

دانشکده ها : غشا themselves و فرآیندهای غشایی ، ساخته شده از اکسید آلومینیوم آنودایز ، ساختاری شبیه لانه زنبوری دارند که از دهانه های شش ضلعی تشکیل شده و به مولکول های گاز اجازه می دهد تا در حالت باز به داخل و خارج بروند. با این حال ، هنگامی که یک لایه نازک از فلز به طور الکتریکی رسوب می کند تا منافذ غشا را بپوشاند ، عبور گاز مسدود می شود. این مقاله در مجله Science Advances ، در مقاله ای توسط پروفسور T. Alan Hatton ، فوق تخصص Yayuan Liu و چهار نفر دیگر توصیف شده است.

تیم می گوید ، این مکانیزم جدید “گیتینگ گاز” می تواند برای حذف مداوم دی اکسید کربن از طیف وسیعی از جریانهای خروجی صنعتی و از هوای محیط اعمال شود. آنها دستگاهی اثبات مفهوم ساخته اند تا این روند را در عمل نشان دهند.

این دستگاه از ماده جاذب کربن فعال اکسیداسیون اکسیداسیون استفاده می کند که بین دو غشا gas درب ورودی گاز تعویض قرار گرفته است. جاذب و غشا g دروازه ای در تماس نزدیک با یکدیگر هستند و در یک الکترولیت آلی غوطه ور می شوند تا محیطی برای رفت و برگشت یون روی فراهم کند. این دو غشای دروازه ای می توانند با تغییر قطب ولتاژ بین آنها ، به صورت الکتریکی باز یا بسته شوند و باعث شات شدن یون های روی از یک طرف به طرف دیگر شوند. یونها همزمان با ایجاد یک فیلم فلزی بر روی آن ، در حالی که طرف دیگر را باز می کنند ، با حل کردن فیلم آن ، یک طرف را مسدود می کنند.

وقتی لایه جاذب به طرف محل جریان گازهای زائد باز شود ، مواد به راحتی دی اکسیدکربن را خیس می کنند تا زمانی که به ظرفیت خود برسد. سپس ولتاژ را می توان برای جلوگیری از سمت خوراک و باز کردن طرف دیگر ، جایی که جریان غلیظ دی اکسید کربن خالص آزاد می شود ، سوئیچ کرد.

با ساخت یک سیستم با بخشهای متناوب غشا که در مراحل مخالف کار می کنند ، سیستم امکان کار مداوم در محیطی مانند دستگاه شستشوی صنعتی را فراهم می کند. در هر زمان ، نیمی از بخش ها گاز را جذب می کنند در حالی که نیمی دیگر آن را آزاد می کنند.

هاتون می گوید: “این بدان معناست که شما یک جریان خوراکی دارید که از یک طرف وارد سیستم می شود و جریان محصول در یک عملکرد ظاهرا مداوم از سمت دیگر خارج می شود” “این روش از بسیاری از مسائل فرآیندی جلوگیری می کند” که در یک سیستم چند ستونی سنتی دخیل است ، که در آن بسترهای جذب قبل از قرار گرفتن در معرض گاز خوراک برای شروع چرخه جذب بعدی ، باید بطور متناوب خاموش ، پاکسازی و سپس دوباره احیا شوند. در سیستم جدید ، مراحل پاکسازی مورد نیاز نیست ، و مراحل تماماً در داخل واحد انجام می شود.

نوآوری اصلی محققان استفاده از آبکاری به عنوان روشی برای باز و بسته شدن منافذ موجود در یک ماده بود. در طول مسیر ، تیم روشهای مختلف دیگری را برای بستن برگشت پذیر منافذ در یک ماده غشایی مانند استفاده از کره های مغناطیسی بسیار کوچک که می تواند برای جلوگیری از دهانه های قیف شکل قرار بگیرد ، امتحان کرده است ، اما این روش ها به اندازه کافی کارآمد نیستند . فیلم های نازک فلزی می توانند به ویژه به عنوان موانع گازی مثر واقع شوند و لایه فوق نازک بکار رفته در سیستم جدید به مقدار کمی ماده روی نیاز دارد که فراوان و ارزان است.

لیو می گوید: “این یک لایه پوشش بسیار یکنواخت با حداقل مقدار مواد ایجاد می کند.” یکی از مزایای قابل توجه روش آبکاری این است که به محض تغییر شرایط ، چه در حالت باز و چه در حالت بسته ، برای حفظ آن حالت نیازی به ورودی انرژی نیست. فقط برای برگشت دوباره انرژی لازم است.

به طور بالقوه ، چنین سیستمی می تواند سهم مهمی در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در اتمسفر و حتی جذب مستقیم دی اکسید کربن در هوا از طریق گازهای گلخانه ای داشته باشد.

هاتون می گوید ، در حالی که تمرکز اولیه تیم بر روی چالش جداسازی دی اکسید کربن از یک جریان گازها بود ، سیستم می تواند در واقع با طیف گسترده ای از فرآیندهای جداسازی شیمیایی و تصفیه سازگار شود.

او می گوید: “ما از مکانیسم دروازه بسیار هیجان زده ایم. من فکر می کنم می توانیم از آن در برنامه های مختلف ، در تنظیمات مختلف استفاده کنیم.” “شاید در دستگاه های میکروسیال ، یا شاید بتوانیم از آن برای کنترل ترکیب گاز برای یک واکنش شیمیایی استفاده کنیم. امکانات مختلف زیادی وجود دارد.”

ممکن است شما دوست داشته باشید