Уникално: Учени са създали наногенератор, който превръща вредните емисии на CO2 в електричество

Изследователи са създали генератор, който абсорбира въглероден диоксид (CO2), за да произвежда електричество, с което допринася за усилията за ограничаване на изменението на климата.

Методът популяризира въглеродно отрицателен метод, който съчетава едновременно абсорбиране на CO2 и производство на енергия. Според екипа технологията разкрива мощен подход за пространствено наноразпределение за така необходимото прецизно разделяне на йони.

Наногенераторът на екипа на Университета в Куинсланд (UQ) може да доведе до нов метод за улавяне на въглерод в промишлен мащаб. Подробностите за изследването на екипа са публикувани в списание Nature Communications.

Устойчиво решение за улавяне на въглерод

Един от най-важните проблеми на нашето съвремие е глобалното затопляне, причинено от емисиите на парникови газове, най-вече въглероден диоксид (CO2) от човешката дейност.

Очаква се стратегиите за улавяне, оползотворяване и съхранение на въглерод да бъдат от съществено значение за решаването на този проблем. Въпреки това енергоемкият и скъпоструващ характер на настоящите технологии за улавяне и съхранение на въглерод застрашава тяхната жизнеспособност от екологична и финансова гледна точка.

Учените са разработили следното решение – генератор на базата на композитен материал от нанолистове и агарозен хидрогел (NaH). Той може да произвежда енергия директно от адсорбцията на CO2 чрез прецизно разделяне на йоните по вътрешните му канали.

Наногенераторът се състои от две части. Скелет, изграден от боров нитрат с дебелина няколко атома, който произвежда положителни и отрицателни йони и полиаминов гел, който индустрията вече активно използва за улавяне на CO2.

„Разбрахме как да направим положителните йони много по-големи от отрицателните и тъй като различните размери се движат с различна скорост, те генерират дифузионен ток, който може да бъде усилен в електричество за захранване на електрически крушки или други електронни устройства.“

казва в изявление Жуюан Уанг от центъра за устойчиви инженерни иновации на UQ

За да се отговори на сходството в размерите на йоните са разработени нанокомпозитни адсорбенти чрез присаждане на полиетиленимин (PEI) върху двумерни нанолистове от хексагонален боров нитрид (h-BN), като се образуват PEI-функционализирани h-BN нанолистове (h-BN-NH2).

Според изследователите, адсорбцията на CO2 освобождава положително заредени NH3+ йони, свързани с h-BN и отрицателно заредени HCO3- йони в хидрогелните канали, като създава значителна разлика в размерите. Това несъответствие позволява бърза дифузия през генератора, превръщайки се в електричество за захранване на външни устройства, използвайки газообразния CO2 като източник на енергия.

Превръщане на парниковия газ в енергия

Двата компонента бяха капсулирани в 90-процентов воден хидрогел, оформени в 4-сантиметрови дискове и малки правоъгълници и оценени в запечатан контейнер, пълен с CO2.

Резултатите изненадаха екипа, когато той регистрира електрически сигнали, генерирани в процеса.

„Проверих всичко два пъти и то работеше правилно, така че започнах да мечтая да променя света с помощта на тази технология.“

казва Уанг

Изследователите твърдят, че могат да уловят приблизително 1 % от енергията, съдържаща се в газа CO2. Подобно на други технологии, сега екипът се фокусира върху повишаването на ефективността и намаляването на разходите.

Наногенераторът има две възможни бъдещи приложения, след този успех в лабораторните тестове. Изследователите предполагат, че може да се разработи малко по-голямо преносимо устройство за генериране на електроенергия, което да използва атмосферния CO2 за захранване на смартфони или преносими компютри. В по-голям мащаб технологията би могла да се интегрира с промишлени процеси за улавяне на CO2.

„Искаме да осъзнаем стойността на един проблемен парников газ и да променим възприемането на CO2. Досега на CO2 се гледаше като на проблем, който трябва да бъде решен, но той може да бъде ресурс за бъдещето.“

каза в изявление Сиван Джан, директор на центъра за устойчиви инженерни иновации на UQ