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对于碳的多事之秋,这是一种革命性的新材料——一种人人都用的起的超级过滤器
发布:s0208_2016   时间:2017/6/28 15:21:36   阅读:656 
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图片:研究人员开发了一种新型的技术,可以极大地提高CCS的能力,同时可能大大地降低该项目成本。
 
大约公元前2800年,古代居民苏美尔人在美索不达米亚的发现就是一种对文明的改变,他们创建了第一个文明。他们知道如果他们将铜和锡混合在一起制成合金,这种新的复合材料比之前人类创造的任何物质都要更坚硬、更耐用和更有价值。它最终给整个时代赋予了新的名字——铜器时代。

4000多年后,在一篇本月发表在《Nature Energy》杂志上的研究中,来自京都大学再生医科学研究所(iCeMS)、伦敦帝国理工学院和香港城市大学的研究人员们,揭示他们是如何使用这种古老的方法开发了类似的革命性的新材料,并将之用于解决影响整个21世纪的巨大难题之一:如何捕获和封存二氧化碳。

“大规模存在的问题反而很容易被忽视,”主持研究开发混合基质膜(MMMs)的Easan Sivaniah教授解释说,他们研发了一种基于薄的聚合物膜制成的高度精密的超级过滤器,该过滤器很有可能会彻底地改变碳捕获和封存(CCS)技术。最大的燃煤发电站每天释放出的二氧化碳量,可以充满埃及吉萨金字塔12次之多。全球有五千多个大型的基于化石燃料的电站,它们总装机容量约为500兆瓦;以及越来越多的线上操作。所以,未来需要分离和储存的温室气体的量将是非常惊人的。

“直到现在,聚合物膜技术还不能成功地用于气体分离,”Sivaniah说。可以说它们效率很低;或者像文献中描述的那样,高渗透性聚合物膜对于二氧化碳的选择性并不是很好,捕获的效率也很低。同时,对于大型碳捕获项目来说,采用膜技术其所需要花销的成本也是一个主要的问题。

来自剑桥大学商学院的David M. Rainer 于2016年在《Nature Energy》上发表的一项研究中提到:在2005 - 2009年间,在北美、欧盟和澳大利亚都启动了数十亿美元的CCS示范项目,起初都被乐观地认为是非常有成效的,但最终绝大多数都躺在了废墟中。

“事实上,CCS技术开始都发挥了巨大的作用,而不是简单地停留在模型上,”Rainer总结说,“但如果CCS技术想要摆脱最终的死亡局面,就必须开始对技术成本进行区分,使其变得越来越低”。

世界经济论坛全球议程脱碳能源委员会,前“碳管理联盟”的项目负责人(CMC)Tatsuo Masuda教授强调说:“来自最高级学府的新兴技术,如那些由京都大学Sivaniah教授开发的可以解决CCS性能和成本问题的技术,它是一种前所未有的突破,必须加快其试点和实践应用的进程。这才是关键。”

“就像那些古老的美索不达米亚文明,面对新的要求我们需要新的革命性的材料,”Sivaniah解释道。于是就诞生了一系列的灵敏的、选择性高的MOFs材料(金属有机骨架化合物)。这些都是由卓越的日本科学家Susumu Kitagawa开发的纳米级的添加剂。将这些革命性的纳米尺度的粒子纳入先进的聚合物中就得到了新的革命性材料,如PIM-1,它最初由曼彻斯特大学教授Peter Budd和Neil McKeown开发;其他国际研究小组已经创建了新型的混合基质膜(MMMs),其选择性相较之以往的材料有了实质性的增强。

“我们已经大大地提高了材料的能力,这就意味着我们可能会给大规模的CCS项目带来巨大的成本缩减。甚至使大规模的CCS项目成本缩减10倍也不是不可能的,同时这可能会使CCS项目的政治可接受性提高”。

译者:兔子小光
译自:eurekalert
 
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