利用金属氧化物,研究人员在碳捕获克服重大障碍,能量储存和气体净化环保制造业。
金属氧化物的特写。图片来源:高et al。
化合物中金属氧化物是必不可少的程序,降低二氧化碳(有限公司2)排放。这些程序包括氢能源生产、惰性气体净化、太阳能电池板制造和回收,热化学储能,和碳捕获,利用率和存储(CCUS)。
这些程序是基于氧化还原反应,发生在金属氧化物得到和失去电子。然而,在高温化学合成的关键,氧化还原过程影响性能的金属氧化物。
随着新材料设计技术的发展,领导的一个团队亚博网站下载伦敦帝国理工学院现在可以创建功能的含铜金属氧化物在高温下更好。
这项技术被认为是协助释放更多的权力从目前的能源技术,气候灾难作斗争。它已经影响氩回收在太阳能电池板制造在全球范围内。
随着世界过渡到零,我们需要更多的创新工业过程的脱碳。加强能源安全,我们必须多元化电力供应,从可再生能源发电和储存与CCUS技术清洁化石燃料的使用。我们改善了金属氧化物蕴含着巨大的潜力在能源使用过程帮助我们达到零。
Qilei歌博士研究的资深作者,伦敦帝国理工学院化学工程系
发表的研究发表在自然通讯。
要理清一个过程
化学循环燃烧(CLC)是一个相对较新的方法,很大程度取决于金属氧化物。
CLC,燃烧化石燃料的替代方法,氧气从空气经由金属氧化物,如铜氧化物反应的燃料。在这个过程中,有限公司2创建和蒸汽,蒸汽压缩有效地抓住有限公司2和阻止它退出氛围。
CLC,已经使用在欧盟,美国,和中国,让人们更可持续通过捕获使用化石燃料有限公司2这是创建。
然而,一个主要的问题,阻碍了CLC大规模使用金属氧化物无力继续表现良好的释放氧气即使经历无数次在高温下氧化还原循环。
释放潜在的
研究人员推断,金属氧化物的化学前体是差,限制其理性的设计。为了解决这个问题,他们看着底层结构的金属氧化物在CLC利用。
要解决的问题,金属氧化物是如何保持性能,我们看起来CLC所涉及的化学过程的基础知识。这是一个关键的例子相结合的基础研究和智能设计生产的策略适用于广泛的工程过程。
研究位联席作者迈克尔•高和博士生,伦敦帝国理工学院化学工程系
他们开发了金属氧化物结构使用另一种方法从一个著名的水滑石前体(类)的铜、镁和铝。
研究人员发现他们可以创建金属氧化物,仍然可以正常工作在高温下通过修改LDH前体的化学。为了做到这一点,他们运行氧化物通过100化学周期在65小时在流化床反应器,一种经常使用的反应堆。
金属氧化物在这种方式更耐热,允许更大的权力中提取净化和回收的惰性气体(如氩气生产太阳能电池板,碳的存储和获取,化学能存储和清洁的生产氢。
研究人员增加了金属氧化物的合成用于流化床反应器来证明这一点。他们发现,生产这些材料很简单,很容易扩大使用当前的工业生产技术。亚博网站下载
T世界必须达到零碳排放到2050年。可再生能源发展迅速,但在短期内我们需要开发高效、低成本的碳捕集技术可以应用于脱碳工业。我们的工作将有助于解决这一全球性挑战。
研究高级作者保罗•芬耐尔教授,伦敦帝国理工学院化学工程系
研究人员下一步是检查材料的长期耐久性在各种燃料的燃烧,看着新鲜的热化学储能的可能性,并扩大应用到其他金属亚博网站下载氧化物系统热化学氧化还原循环清洁生产氢。
中国国家杰出青年科学基金、亚博老虎机网登录工程和物理科学研究委员会(EPSRC),欧洲研究委员会,中国学术委员会和英国的研究为本研究提供了资助。
期刊引用
高,M。et al。(2022)前体工程hydrotalcite-derived氧化还原可逆的吸着剂和稳定的热化学氧气储存。自然通讯。doi: 10.1038 / s41467 - 022 - 32593 - 6
来源:https://www.imperial.ac.uk/