一种从工业废气、天然气或沼气中分离二氧化碳的新材料

时间：2022-06-01 10:58:01来源：

拜罗伊特大学的化学家开发了一种材料，可以为气候保护和可持续工业生产做出重要贡献。使用这种材料，温室气体二氧化碳(CO2)可以从工业废气、天然气或沼气中专门分离出来，从而可用于回收利用。分离过程既节能又经济。在《细胞报告物理科学》杂志上，研究人员介绍了这种材料的结构和功能。

欧盟委员会在 2019 年提出的“绿色协议”要求到 2050 年将欧盟内部温室气体的净排放量减少到零。这需要能够从废气和其他气体中分离和保留 CO2的创新工艺混合物，使其不会释放到大气中。在拜罗伊特开发的材料与以前的分离工艺相比具有一个基本优势：它能够从气体混合物中完全去除 CO2 ，而不会与 CO2发生化学结合。这些气体混合物可以是来自工厂的废气，也可以是天然气或沼气。在所有这些情况下，CO2仅由于物理相互作用而积聚在材料的空腔中。从那里，它可以在不消耗大量能源的情况下释放出来，再次作为工业生产的资源使用。因此，从化学上讲，分离过程是根据物理吸附原理进行的。就像一个宽敞的储罐，新材料可以以节能的方式填充和清空二氧化碳。在拜罗伊特实验室，它的设计方式是仅从各种气体混合物中分离出 CO2而没有其他气体。

“我们的研究团队成功地设计了一种同时完成两项任务的材料。一方面，与 CO2的物理相互作用足够强，可以从气体混合物中释放和保留这种温室气体。另一方面，然而，它们的强度足以让材料中释放出 CO2拜罗伊特大学。

这种新材料是一种无机-有机混合物。化学基础是由数百个单独的玻璃薄片组成的粘土矿物。它们每个只有一纳米厚，并且彼此精确地排列在一起。在各个玻璃板之间有充当间隔物的有机分子。它们的形状和化学性质已经过选择，因此所产生的孔隙空间最适合积累 CO2。只有二氧化碳分子才能渗透到材料的孔隙系统中并保留在那里。相比之下，甲烷、氮气和其他废气成分由于其分子的大小而必须留在外面。研究人员利用所谓的分子筛效应来提高材料对 CO2的选择性.他们目前正致力于开发基于粘土矿物的膜系统，旨在实现从气体混合物中连续、选择性和节能地分离 CO2 。

由于在拜罗伊特实验室建立了一个特殊的测量系统，可以精确测定吸附气体的数量和吸附材料的选择性，因此为 CO2的分离和供应量身定制的混合材料的开发成为可能.这使得工业过程得以真实再现。“我们的混合材料完全满足了与工业 CO 2分离过程评估相关的所有标准。它可以经济高效地生产，并且对减少工业二氧化碳排放量做出重要贡献，而且对加工沼气和酸性天然气，”Martin Riess 说。

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