Las emisiones industriales son una de las principales fuentes de dióxido de carbono (CO) que modifica el clima.2). Si bien la adopción de alternativas de energía limpia y renovable es una opción para reducir estas emisiones de carbono, la tecnología de captura de carbono es otra solución para controlar el CO.2 Emisiones en grandes cantidades de CO2– En industrias emisoras, como las del cemento, las refinerías de petróleo y las centrales térmicas, la tecnología de captura de carbono se puede aplicar fácilmente para eliminar el CO.2 Emisiones directamente en fuente a un coste asequible y con un bajo consumo energético. Se han explorado varios materiales para CO.2 Capture fábricas, incluidas zeolitas, estructuras organometálicas, minerales naturales, álcalis y sales de metales alcalinos. Estos incluyen carbonatos de metales alcalinos, como carbonato de sodio (Na2incluir3), se considera un material eficaz y económico con propiedades estables y de fácil adquisición.
Teóricamente, Na2incluir3 Es un CO decente2 Capacidad de captura y se puede recrear fácilmente para uso continuo. Sin embargo, aplicando Na directamente2incluir3 Para capturar el CO2 Provoca la acumulación de cristales, lo que provoca un rendimiento deficiente y una longevidad reducida. Este problema se puede superar utilizando un esqueleto carbonado para Na.2incluir3. Los materiales de carbono porosos con buena conectividad de poros proporcionan baja densidad, estabilidad estructural, hidrofobicidad y una gran superficie que puede inmovilizar el Na.2incluir3. Estudios anteriores han informado que Na2incluir3Los nanocompuestos de carbono contienen CO2 capacidad de captura de 5,2 mmol/g. Sin embargo, estos estudios no examinan el efecto de la temperatura de carbonización en el rendimiento general del material.
Así, en un nuevo estudio publicado en Energía y combustible El 12 de junio de 2024, los profesores Hirofumi Kanoh y Bo Zhang de la Escuela de Graduados en Ciencias de la Universidad de Chiba sintetizaron un CO híbrido.2 Capture materiales que contengan Na.2incluir3 Envuelto con nanocarbono poroso. Examinó más a fondo a su comandante.2 Eficiencias de ocupación y regeneración a diferentes temperaturas de carbonización. No2incluir3Los híbridos de carbono (NaCH) se obtuvieron mediante carbonización de tereftalato disódico a temperaturas de 873 K a 973 K en presencia de nitrógeno como gas inerte. “Reducir el CO2 Las emisiones son un problema urgente, pero la investigación sobre métodos y sistemas materiales para el CO2 Los arrestos siguen siendo bajos. esta na2incluir3El sistema híbrido de carbono demostró ser prometedor en nuestra investigación inicial, lo que nos impulsó a explorarlo más a fondo”, dice el profesor Kanoh.
El equipo midió el CO del material híbrido.2 Logre la capacidad en condiciones de humedad para simular las condiciones de los gases residuales de la fábrica. Descubrieron que los híbridos de NaCH preparados a temperaturas de carbonización cercanas a 913–943 K exhibían niveles más altos de CO.2 Habilidades de captura. Entre ellos, NaCH-923 tuvo el mayor CO.2 Una capacidad de adsorción de 6,25 mmol/g y un contenido de carbono de más del 40% dieron como resultado una gran superficie, lo que permitió una distribución más uniforme de Na.2incluir3 en la superficie del nanocarbono. Esto redujo la tasa de Na.2incluir3 condujo a la aglomeración de cristales y velocidades de reacción más rápidas.
efectivamente CO después de NaCH-9232los científicos volvieron a calentar el NaCH-923-CO resultante.2 para probar su eficiencia de regeneración en presencia de nitrógeno. Descubrieron que el NaCH-923 podría regenerarse y utilizarse para CO2 Capture durante 10 ciclos, manteniendo más del 95% de su CO inicial.2 Capacidad de apoderarse. Estos resultados indican que NaCH-923 exhibe buena resistencia estructural, estabilidad y regeneración, lo que lo convierte en un material excelente para CO.2 Mantenimiento en condiciones de humedad.
Más experimentos con NaCH-923-CO2 mostró que la muestra experimentó una conversión de masa a 326-373 K (promedio de 80 °C). Dado que la temperatura de los gases de escape de las centrales térmicas también suele estar en el mismo rango, el calor residual de las fábricas y centrales eléctricas se puede utilizar fácilmente como fuente de calor para regenerar NaCH-923, reduciendo así eficazmente el consumo de energía.
Estos resultados muestran que la temperatura de carbonización afecta significativamente al CO.2 Capture el rendimiento y el contenido de carbono de los híbridos de NaCH, donde NaCH-923 exhibe las mejores propiedades. NaCH-923, al ser un adsorbente sólido, puede capturar CO de manera efectiva.2 a temperatura y presión ambiente con alta selectividad para CO2 y sin el problema de corrosión de los equipos que existe con los absorbentes de líquidos utilizados actualmente en las industrias. Además, estas propiedades permiten su amplia aplicación en diversas configuraciones, entornos y diversos entornos industriales.
“Al cambiar el no2incluir3que ya tiene un buen CO.2 La capacidad de captura, en un nanocompuesto, permitió mejorar la velocidad de reacción y bajar las temperaturas de descomposición y regeneración. Esto permite utilizar el calor residual de la fábrica para la regeneración a unos 80 °C, lo que nos proporciona CO2 energéticamente eficiente.2 sistema de captura”, concluyó el profesor Kanoh.
Acerca del profesor Hirofumi Kanoh
Hirofumi Kanoh es profesor de la Escuela de Graduados en Ciencias de la Universidad de Chiba, Japón. Dirige el ‘Kanoh Lab’ o Laboratorio de Química Molecular en el Departamento de Química. Su principal especialización en investigación es la química física, centrándose en la creación y caracterización de nuevos sólidos nanoporosos. Su investigación tiene como objetivo desarrollar nueva ciencia molecular que pueda ayudar a proteger el medio ambiente de la Tierra utilizando nanoespacios en sólidos, y crear ciencia básica destinada a comprender y aplicar nuevas funciones de los nanoespacios y los materiales nanoestructurados. Tiene más de 300 publicaciones y más de 45 patentes en el campo de la nanoquímica.
