전기 숯 '스펀지'는 공기 중 CO2를 직접 흡수할 수 있습니다.

연구자들은 공기 중 이산화탄소를 직접 포집할 수 있는 물질을 만드는 저비용, 에너지 효율적인 방법을 개발했습니다.

케임브리지대학교 연구진은 가정용 정수기 필터에 흔히 사용되는 활성탄을 대신 충전하기 위해 배터리 충전과 유사한 방법을 사용했다.

CO와 가역적 결합을 형성하는 이온으로 숯 '스펀지'를 충전함으로써2연구원들은 충전된 물질이 성공적으로 CO를 포집할 수 있다는 것을 발견했습니다.2 공중에서 직접.

충전된 숯 스펀지는 포집된 CO를 제거하는 데 훨씬 낮은 온도가 필요하기 때문에 현재의 탄소 포집 방식보다 잠재적으로 더 에너지 효율적입니다.2 그래서 저장할 수 있습니다. 결과는 저널에 보고됩니다. 자연.

이번 연구를 주도한 유수프 하미드 화학과 알렉산더 포르스(Alexander Forse) 박사는 “대기 중 탄소 배출을 포착하는 것은 최후의 수단이지만 기후 비상사태의 규모를 고려할 때 조사가 필요한 부분”이라고 말했다. "우리가 해야 할 첫 번째이자 가장 시급한 일은 전 세계적으로 탄소 배출을 줄이는 것이지만 순 제로 배출을 달성하고 기후 변화의 최악의 영향을 제한하기 위해서는 온실가스 제거도 필요하다고 생각됩니다. 현실적으로 우리는 해야 할 일이 있습니다. 우리가 할 수 있는 모든 것을 해라."

스펀지 같은 물질을 사용하여 대기에서 이산화탄소를 제거하는 직접 공기 포집은 탄소 포집을 위한 한 가지 잠재적인 접근 방식이지만 현재 접근 방식은 비용이 많이 들고 고온과 천연 가스 사용이 필요하며 안정성이 부족합니다.

Forse는 “대기에서 탄소를 포집하기 위해 다공성 물질을 사용하는 것에 대한 몇 가지 유망한 연구가 이루어졌습니다.”라고 말했습니다. "우리는 활성탄이 저렴하고 안정적이며 대규모로 만들어지기 때문에 옵션이 될 수 있는지 확인하고 싶었습니다."

활성탄은 정수 필터와 같은 다양한 정화 용도에 사용되지만 일반적으로 CO를 포집하고 보유할 수는 없습니다.2 공중에서. Forse와 그의 동료들은 활성탄이 배터리처럼 충전될 수 있다면 탄소 포집에 적합한 재료가 될 수 있다고 제안했습니다.

배터리를 충전할 때 충전된 이온이 배터리 전극 중 하나에 삽입됩니다. 연구자들은 수산화물이라고 불리는 화합물로 활성탄을 충전하면 수산화물이 CO와 가역적 결합을 형성하기 때문에 탄소 포집에 적합할 것이라는 가설을 세웠습니다.2.

연구팀은 수산화물 이온으로 저렴한 활성탄 천을 충전하기 위해 배터리와 같은 충전 과정을 사용했습니다. 이 과정에서 천은 본질적으로 배터리의 전극과 같은 역할을 하며 수산화 이온은 숯의 작은 구멍에 축적됩니다. 충전 과정이 끝나면 "배터리"에서 숯을 제거하고 세척하고 건조합니다.

충전된 숯 스펀지 테스트 결과 CO를 성공적으로 포집할 수 있는 것으로 나타났습니다.2 수산화물의 결합 메커니즘 덕분에 공기에서 직접적으로 발생합니다.

Forse는 "이것은 배터리와 같은 공정을 사용하여 재료를 만드는 새로운 방법입니다."라고 말했습니다. "그리고 CO의 비율은2 캡처는 이미 기존 재료와 비슷합니다. 그러나 더욱 유망한 점은 CO를 수집하기 위해 고온이 필요하지 않기 때문에 이 방법은 에너지 집약도가 훨씬 낮다는 것입니다.2 그리고 숯 스펀지를 재생성시키세요."

CO를 수집하려면2 숯에서 정제 및 저장이 가능하도록 물질을 가열하여 수산화물-CO를 역전시킵니다.2 채권. 현재 CO에 사용되는 대부분의 재료에서2 공기에서 포집하려면 천연 가스를 사용하여 재료를 900°C까지 가열해야 합니다. 그러나 케임브리지 팀이 개발한 충전된 숯 스폰지는 재생 가능한 전기를 사용하여 달성할 수 있는 온도인 90~100°C까지만 가열하면 됩니다. 재료는 저항 가열을 통해 가열되는데, 이는 본질적으로 재료를 내부에서 바깥쪽으로 가열하므로 공정이 더 빠르고 에너지 집약도가 낮아집니다.

그러나 이 물질에는 연구자들이 현재 연구하고 있는 한계가 있습니다. Forse는 "우리는 특히 성능이 저하되는 습한 조건에서 포집할 수 있는 이산화탄소의 양을 늘리기 위해 노력하고 있습니다."라고 말했습니다.

연구원들은 숯의 기공과 그 안에 삽입된 이온이 다양한 분자를 포착하도록 미세 조정될 수 있기 때문에 그들의 접근 방식이 탄소 포집 이상의 분야에서 유용할 수 있다고 말합니다.

Forse는 "이 접근 방식은 코로나19 봉쇄 기간 동안 우리가 생각해낸 일종의 미친 아이디어였기 때문에 이러한 아이디어가 실제로 효과가 있을 때마다 항상 흥미진진합니다."라고 말했습니다. "이 접근 방식은 간단하고 에너지 효율적인 방식으로 다양한 응용 분야에 대한 모든 종류의 재료를 만드는 문을 열어줍니다."

특허가 출원되었으며 연구는 대학의 상용화 부서인 Cambridge Enterprise의 지원을 받아 상용화되고 있습니다.

이 연구는 Leverhulme Trust, 왕립학회, EPSRC(Engineering and Physical Sciences Research Council), UKRI(UK Research and Innovation)의 일부 및 Cambridge Center for Climate Repair의 일부 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/06/240605162412.htm