Αυτοκίνητα που κινούνται με το διοξείδιο του άνθρακα

 

Έχουν κάνει τόσο με την επίδειξη πώς τα ηλεκτρόδια γραφίτη που χρησιμοποιούνται στις μπαταρίες λιθίου-ιόντων ότι η εξουσία ηλεκτρικά αυτοκίνητα μπορεί να αντικατασταθεί με το υλικό άνθρακα που ανακτάται από την ατμόσφαιρα.

 

Η συνταγή για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε μπαταρίες περιγράφεται στο έγγραφο με τίτλο "νανοσωλήνες άνθρακα Παράγεται από Ambient διοξειδίου του άνθρακα για Περιβαλλοντικά Βιώσιμη ιόντων λιθίου και νατρίου-Ion Battery Άνοδοι" που δημοσιεύθηκε online στις 2 Μαρτίου του περιοδικού ACS Κεντρική Science.

 

Η ασυνήθιστη ζευγάρωμα της μετατροπής του διοξειδίου του άνθρακα και την προηγμένη τεχνολογία της μπαταρίας είναι το αποτέλεσμα μιας συνεργασίας μεταξύ εργαστήριο του Επίκουρου Καθηγητή Μηχανολόγων Μηχανικών Cary Πίντα στο Πανεπιστήμιο Vanderbilt και ο καθηγητής Χημείας Stuart Licht στο Πανεπιστήμιο George Washington.

 

 

"Αυτή η προσέγγιση δεν παράγει μόνο καλύτερη μπαταρίες, αλλά καθιερώνει επίσης μια τιμή για το διοξείδιο του άνθρακα που ανακτάται από την ατμόσφαιρα που σχετίζεται με το κόστος της μπαταρίας του τελικού χρήστη σε αντίθεση με τις περισσότερες προσπάθειες για την επαναχρησιμοποίηση CO2, οι οποίες αποσκοπούν στην χαμηλής αξίας καύσιμα, όπως η μεθανόλη, η δεν μπορεί να δικαιολογήσει το κόστος που απαιτείται για την παραγωγή τους, "δήλωσε ο Πίντα.

 

Το έργο βασίζεται σε ηλιακή θερμική ηλεκτροχημική διαδικασία (STEP), που μπορούν να δημιουργήσουν νανοΐνες άνθρακα από το διοξείδιο του άνθρακα περιβάλλοντος που αναπτύχθηκε από την ομάδα Licht και περιγράφεται στο περιοδικό Nano Letters τον περασμένο Αύγουστο. ΒΗΜΑ χρησιμοποιεί ηλιακή ενέργεια για να παρέχει τόσο την ηλεκτρική και θερμική ενέργεια που χρειάζεται για να σπάσει το διοξείδιο του άνθρακα σε άνθρακα και το οξυγόνο και να παράγουν νανοσωλήνες άνθρακα που είναι σταθερό, ευέλικτο, αγώγιμα και ισχυρότερο από το ατσάλι.

 

«Η λύση μας για την κλιματική αλλαγή είναι δύο φορές: (1) να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα των αερίων του θερμοκηπίου σε πολύτιμα προϊόντα και (2) για την παροχή εναλλακτικών λύσεων χωρίς εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου σε βιομηχανικές διαδικασίες και τη μεταφορά ορυκτών καυσίμων σήμερα», δήλωσε ο Licht. "Εκτός από την καλύτερη μπαταρίες άλλες εφαρμογές για τους νανοσωλήνες άνθρακα περιλαμβάνουν σύνθετα άνθρακα για μια ισχυρή, ελαφριά υλικά κατασκευής, αθλητικό εξοπλισμό και αυτοκινήτων, φορτηγών και φορείς του αεροπλάνου."

 

Ενώνουμε τις δυνάμεις μας με Πίντα, τα συμφέροντα των οποίων η έρευνα επικεντρώθηκε στη χρήση νανοϋλικών άνθρακα για τις εφαρμογές της μπαταρίας, οι δύο εργαστήρια εργάστηκαν από κοινού για να δείξει ότι οι multi-νανοσωλήνων άνθρακα που παράγεται από τη διαδικασία μπορεί να χρησιμεύσει ως θετικό ηλεκτρόδιο τόσο λιθίου-ιόντων και περιέχει νάτριο μπαταρίες ιόντων.

 

Σε μπαταρίες λιθίου-ιόντων, οι νανοσωλήνες αντικαταστήσει την άνοδο του άνθρακα που χρησιμοποιείται σε εμπορικές μπαταρίες. Η ομάδα έδειξε ότι οι νανοσωλήνες άνθρακα έδωσε μια μικρή ώθηση στην απόδοση, η οποία ενισχύθηκε όταν η μπαταρία χρεώθηκε γρήγορα. Σε μπαταρίες νατρίου-ιόντων, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι μικρές ατέλειες στον άνθρακα, το οποίο μπορεί να ρυθμιστεί με τη χρήση STEP, μπορεί να ξεκλειδώσει σταθερή απόδοση αποθήκευσης πάνω από 3,5 φορές υψηλότερη από εκείνη των μπαταριών νατρίου-ιόντων με ηλεκτρόδια γραφίτη. Το πιο σημαντικό, οι δύο μπαταρίες άνθρακα-νανοσωλήνων εκτέθηκαν σε περίπου 2,5 μήνες συνεχούς φόρτισης και εκφόρτισης και έδειξε κανένα σημάδι κόπωσης.

 

 

Ανάλογα με τις προδιαγραφές, καθιστώντας το ένα από τα δύο ηλεκτρόδια από νανοσωλήνων άνθρακα σημαίνει ότι έως και το 40 τοις εκατό της μπαταρίας θα μπορούσε να γίνει από ανακυκλωμένα CO2, Πίντα εκτιμηθεί.Αυτό δεν περιλαμβάνει την εξωτερική προστατευτική συσκευασία, αλλά άφησε να εννοηθεί ότι οι διαδικασίες όπως στο βήμα θα μπορούσε να παράγει τελικά τη συσκευασία, καθώς και.

 

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι με κόστος μπαταρία του $ 325 ανά kWh (το μέσο κόστος των μπαταριών λιθίου-ιόντων αναφέρθηκε από το Υπουργείο Ενέργειας το 2013), ένα κιλό διοξειδίου του άνθρακα έχει μια τιμή περίπου $ 18 ως υλικό μπαταρίας - έξι φορές περισσότερο από ό, τι όταν μετατρέπεται σε μεθανόλη - ένας αριθμός που αυξάνεται μόνο κατά τη μετακίνηση από μεγάλες μπαταρίες που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά οχήματα με τις μικρότερες μπαταρίες που χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρονικά. Και σε αντίθεση με μεθανόλη, συνδυάζοντας τις μπαταρίες με ηλιακά κύτταρα παρέχει τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας με μηδενικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, η οποία είναι αναγκαία για να θέσει τέλος στη σημερινή κύκλο του άνθρακα που απειλεί το μέλλον της παγκόσμιας αειφορίας.

 

Licht πρότεινε, επίσης, ότι η διαδικασία βήμα θα μπορούσε να συνδέεται με ένα κινούνται με φυσικό αέριο ηλεκτρική γεννήτρια. Η γεννήτρια θα παρέχει ηλεκτρική ενέργεια, θερμότητα και μια συμπυκνωμένη πηγή διοξειδίου του άνθρακα που θα ενισχύσει την απόδοση της διαδικασίας STEP. Ταυτόχρονα, το οξυγόνο που απελευθερώνεται κατά τη διαδικασία θα μπορούσε να διοχετευθεί πίσω στη γεννήτρια όπου θα ενισχύσει την αποτελεσματικότητα της καύσης της γεννήτριας για να αντισταθμίσει την ποσότητα της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνει η διαδικασία STEP. Το τελικό αποτέλεσμα θα μπορούσε να είναι μια μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας από ορυκτά καύσιμα με μηδενικές καθαρές εκπομπές CO2.

 

«Φανταστείτε έναν κόσμο όπου κάθε νέο ηλεκτρικό όχημα ή πλέγμα κλίμακας εγκατάσταση της μπαταρίας δεν θα μας επιτρέψει μόνο να ξεπεράσει τις περιβαλλοντικές αμαρτίες του παρελθόντος μας, αλλά και να παρέχει ένα βήμα προς ένα βιώσιμο μέλλον για τα παιδιά μας», δήλωσε ο Πίντα. «Οι προσπάθειές μας έχουν δείξει ένα μονοπάτι για να επιτευχθεί ένα τέτοιο μέλλον."

 

Οι συνεργάτες του χαρτιού με Licht και Πίντα περιλαμβάνουν Άννα Ντάγκλας, μεταπτυχιακός φοιτητής στο πρόγραμμα επιστήμης διεπιστημονική υλικών στο Vanderbilt? Rachel Κάρτερ, μεταπτυχιακός φοιτητής στον τομέα της μηχανολογίας στο Vanderbilt? Jiawen Ρεν, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στη χημεία στο Πανεπιστήμιο George Washington? και Matthew Lefler είπε, μεταπτυχιακός φοιτητής στη χημεία στο Πανεπιστήμιο George Washington.

 

Πηγή:The World Weekly