Vlad Krasen
0 
3286
239
Przedstawione tutaj nanorurki węglowe mogłyby być wykonane z dwutlenku węgla zebranego z atmosfery; moglibyśmy ich użyć do stworzenia baterii o ujemnym węglu. Andrzej Wójcicki / Getty Images Walka o spowolnienie globalnego ocieplenia skupiała się głównie na odstawieniu ludzi od spalania paliw kopalnych, które emitują dwutlenek węgla i przyczyniają się do efektu cieplarnianego. Poczyniono również wiele starań, aby znaleźć sposoby na wychwytywanie CO2 z powietrza i umieść go w miejscu, w którym nie może wyrządzić żadnej szkody. Oczywiście idealnym rozwiązaniem byłoby zrobienie obu rzeczy naraz. Co by było, gdybyś mógł wziąć CO2 z atmosfery i wykorzystaj go jako czystsze źródło energii, zmniejszając potrzebę spalania paliw kopalnych?
Naukowcy z uniwersytetów Vanderbilt i George Washington mogli znaleźć na to sposób. W artykule opublikowanym dzisiaj w czasopiśmie ACS Central Science American Chemical Society opisują proces ekstrakcji węgla z atmosferycznego CO2, a następnie użyć go do stworzenia nanorurek węglowych. Nanorurki byłyby następnie używane do zastąpienia elektrod grafitowych w akumulatorach litowo-jonowych do samochodów o napędzie elektrycznym.
Teoretycznie moglibyśmy stworzyć nie tylko neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla, ale również negatywne pod względem emisji dwutlenku węgla samochody elektryczne, które magazynują energię i przeciwdziałają zniszczeniom środowiska w przeszłości..
„Biorąc pod uwagę ich lepszą wydajność, przewidywany niski koszt i zdolność do usuwania gazów cieplarnianych, jest prawdopodobne, że samochody wyposażone w baterie z nanorurkami węglowymi staną się normą” - mówi jeden z naukowców, profesor chemii GWU, Stuart Licht, w e-mailu.
W komunikacie prasowym zapowiadającym rozwój, asystent profesora inżynierii mechanicznej Vanderbilt Cary Pint powiedział: „Wyobraź sobie świat, w którym każdy nowy pojazd elektryczny lub instalacja akumulatorów w skali sieciowej nie tylko umożliwiłaby nam przezwyciężenie grzechów środowiskowych z naszej przeszłości, mówi, ale także stanowią krok w kierunku zrównoważonej przyszłości dla naszych dzieci ”.
Jak by to działało?
Nowa metoda wytwarzania baterii wykorzystuje proces opracowany przez Lichta i jego kolegów z GWU do wychwytywania węgla i wykorzystania go do wytwarzania nanowłókien węglowych, które można łączyć w wiązki, tworząc nanorurki. Proces ten polega na wykorzystaniu skoncentrowanej energii słonecznej w celu stworzenia stopionej kąpieli chemicznej, która osiąga 1380 stopni F (749 stopni C). Po dodaniu powietrza do ogniwa dwutlenek węgla rozpuszcza się pod wpływem ciepła i prądu stałego z elektrod niklowych i stalowych.
Solar Thermal Electrochemical Process (STEP) przekształca atmosferyczny dwutlenek węgla w nanorurki węglowe, które można wykorzystać w zaawansowanych akumulatorach. Julie Turner / Vanderbilt University Gdy gaz się rozpada, cząsteczki węgla przywierają do elektrod i tworzą nanowłókna. Po tym, jak Licht i jego zespół opublikowali swoje prace w 2015 roku, zapowiadało się, że może to zmienić grę. Nie tylko zapewnił metodę tworzenia nanowłókien węglowych, która była tańsza niż poprzednie metody, ale także umożliwiła wydobycie ogromnych ilości dwutlenku węgla z atmosfery..
Kiedy w zeszłym roku ogłoszono ten rozwój, Licht powiedział, że wyobraża sobie zbudowanie szeregu gigantycznych C02-do nanowłókien wielkości miast w słabo zaludnionych miejscach, takich jak Australian Outback oraz pustynie Sahara i Mojave.
Ponieważ jest super mocny i lekki, nanowłókno węglowe jest reklamowane jako materiał przyszłości do wszystkiego, od dźwigarów wieżowców po kadłuby samolotów. Ale nanorurki węglowe wykonane z takich włókien również świetnie nadają się do produkcji baterii, ponieważ ich duża powierzchnia umożliwia im przechowywanie większej ilości ładunku niż inne formy węgla. W 2010 roku naukowcy z Massachusetts Institute of Technology stworzyli eksperymentalną baterię z nanorurkami węglowymi, która miała o jedną trzecią większą pojemność niż konwencjonalna bateria litowo-jonowa i 10 razy większą moc wyjściową..
Naukowcy z GW i Vanderbilt donoszą, że bateria litowo-jonowa z elektrodami z nanorurek węglowych działa również nieco lepiej niż konwencjonalna bateria litowo-jonowa, a doładowanie jest wzmacniane, gdy bateria jest szybko ładowana.
Kiedy użyli nanorurek do zastąpienia elektrod grafitowych w akumulatorze sodowo-jonowym, innym typie przechowywania, uzyskali jeszcze większą poprawę - około 3,5 razy większą wydajność. Oba typy akumulatorów wyposażonych w nanorurki węglowe z powodzeniem wytrzymały 10 tygodni ciągłego ładowania i rozładowywania bez oznak zmęczenia.
Praktyczne zastosowania dla zaliczek
Według Lichta umieszczanie baterii z nanorurkami węglowymi w samochodach „zapewni bezemisyjną alternatywę dla dzisiejszych przemysłowych i transportowych procesów paliw kopalnych”.
Gina Coplon-Newfield, dyrektor inicjatywy Pojazdów Elektrycznych Sierra Club, powiedziała, że chociaż nie widziała jeszcze szczegółów przełomu Vanderbilt-GWU, „brzmi to naprawdę intrygująco”. „Ogólnie rzecz biorąc, jesteśmy bardzo zadowoleni z tego, co obecnie dzieje się w technologii akumulatorów” - mówi Coplon-Newfield. „Dotyczy to zarówno postępu technicznego, jak i spadających kosztów”.
Proces wykorzystywania atmosferycznego dwutlenku węgla do produkcji akumulatorów nie musiałby być stosowany tylko w samochodach elektrycznych. Można go również wykorzystać do produkcji akumulatorów litowo-jonowych do urządzeń elektronicznych, a także w znacznie większych akumulatorach, które można by wykorzystać do magazynowania energii elektrycznej wytwarzanej przez panele słoneczne i turbiny wiatrowe.
Posiadanie tego rodzaju magazynów ma kluczowe znaczenie dla rozwoju przyszłych „inteligentnych” sieci elektrycznych, które opierają się na mniejszych, zdecentralizowanych źródłach energii elektrycznej, zamiast być uzależnione od ogromnych elektrowni węglowych.
To jest interesujące Użycie baterii jako urządzeń magazynujących energię sięga setek, jeśli nie tysięcy lat wstecz.