Батарея парниковых газов: производит энергию, очищая воздух

Он называется «Генератор улавливания газа и электроэнергии» и представляет собой новое устройство для хранения энергии и климата, созданное в Южной Корее. Он улавливает CO2 и NO2, чтобы использовать их в качестве «топлива» при выработке электроэнергии.

Последний рубеж исследований экологического перехода? Найдите способ совместить производство чистой энергии с сокращением выбросов в атмосферу газов, влияющих на климат. Граница, которую пересекла новая «батарея на основе парниковых газов» — электрохимическое устройство, которое одновременно улавливает углекислый газ и оксиды азота и вырабатывает электричество.

Генератор улавливания газа и электроэнергии (это официальное название), созданный в результате сотрудничества ряда университетов и исследовательских институтов Южной Кореи, не является строго батареей. По крайней мере, не в техническом смысле.

Он принадлежит к классу систем, определение которых еще не полностью стандартизировано, которые генерируют электричество посредством ионных градиентов, управляемых газом. Ничего общего, так сказать, с CO2-батареей, созданной итальянской компанией Energy Dome.

Улавливание углерода на пути к энергетической самодостаточности

Первоначальным вдохновением для южнокорейских исследований была оптимизация технологий улавливания, использования и хранения углерода (CCUS). Сегодня эти системы по-прежнему занимают свою нишу на рынке из-за сложности создания эффекта масштаба. Узкое место заключается в том, что на жаргоне называется энергетическим штрафом: для поглощения и переработки газов требуется огромное количество энергии, что делает эксплуатационные расходы (OPEX) чрезвычайно высокими. Более подробно, эффективность термоэлектрической установки, в которую интегрирован CCU, может упасть до 50% из-за улавливания углекислого газа из его паров.

Чтобы преодолеть это ограничение, южнокорейская команда предложила принципиально новый механизм, который напрямую преобразует физико-химическую энергию, образующуюся при адсорбции газа на поверхности электродов, в электрическую энергию.

Как работает генератор улавливания газа и электроэнергии

Сильной стороной генератора улавливания газа и электроэнергии является его конструктивная простота. На самом деле, в генераторе используются экономичные и экологичные материалы:

• электрод из тутовой бумаги, способный обеспечить естественную и пористую основу;
• покрытие углеродной сажей, делающее бумажный электрод проводящим;
• Полиакриламидный (ПАМ) гидрогель, нанесенный асимметрично на половину электрода, позволяет избирательно адсорбировать NOx и CO2 из атмосферы.

Эта асимметрия является фундаментальной, поскольку она создает химико-физическую «разницу», которая позволяет току течь в точном направлении. Когда парниковые газы адсорбируются, внутри устройства последовательно происходит перераспределение заряда и миграция ионов, что позволяет генерировать разность потенциалов и ток.

По сути, — объясняет Университет Сунгюнкван, исследователи которого участвовали в исследовании, — молекулы, изменяющие климат, действуют как своего рода «топливо» для выработки электроэнергии, очищая воздух и одновременно обеспечивая энергию.

Производительность батареи парниковых газов

Результаты скромные, но интересные. Более подробно, в присутствии 50 ppm NO2 батарея с парниковым газом показывает напряжение холостого хода (ЛОС) примерно 0,8 В и ток короткого замыкания примерно 80 мкА, что поддерживается обратимой динамикой адсорбции-десорбции молекул газа. Выходное напряжение остается стабильным до 24 часов при наличии непрерывного потока газа, демонстрируя хорошую воспроизводимость.

«Это исследование – заявил профессор Джи-Су Чан с кафедры наноинженерии Университета Аджу, – демонстрирует, что парниковые газы — это не просто загрязнители, с которыми необходимо бороться, но они могут служить новым энергетическим ресурсом. Наша цель — дальнейшее развитие этой технологии в экологическую платформу, которая не только обеспечивает углеродную нейтральность, но и генерирует энергию»..

Прочтите исследование «Выработка электроэнергии за счет асимметричного улавливания парниковых газов», опубликованное в журнале Energy Environ. Катание на лыжах.