Sản xuất sợi nano cacbon từ CO2 trong không khí

11:38' AM - Thứ hai, 30/05/2016

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tổng hợp George Washington, thành phố Ashburn (bang Virginia, Mỹ) cho biết họ đã phát hiện phương pháp thu hồi CO2 từ không khí để sản xuất nguyên liệu có giá trị là sợi nano cacbon. Quá trình này chỉ sử dụng dòng điện với điện áp vài vôn, chi phí năng lượng ước tính khoảng 1000 USD/ tấn sản phẩm sợi nano cacbon.

Chi phí đó thấp hơn nhiều so với mức giá 25.000 USD/ tấn sợi nano cacbon. Ngày nay, sợi nano cacbon đã trở thành vật liệu giá trị cao với nhiều ứng dụng cao cấp, ví dụ nó được sử dụng trong vật liệu composit để sản xuất các chi tiết máy bay Boeing Dreamliner hoặc cánh tuabin của các thiết bị phong điện, ngoài ra nó cũng được sử dụng để sản xuất các dụng cụ thể thao cao cấp.

Quá trình sản xuất sợi nano nói trên dựa trên quy trình điện phân liti cacbonat nóng chảy. Tại catôt thép, liti cacbonat nóng chảy bị phân hủy ở nhiệt độ 750oC thành cacbon và liti oxit, tiếp theo liti oxit lại phản ứng với CO2 lấy từ không khí để bổ sung liti cacbonat cho quá trình và tạo thành O2 tại anôt niken hay iridi. Trong diễn biến thực tế của quá trình, sợi nano cacbon đã phát triển trên catôt, cấu trúc của các sợi này có thể được kiểm soát hoặc điều chỉnh cho các ứng dụng khác nhau bằng cách tạo nhân trên các kim loại chuyển tiếp khác nhau (ví dụ sắt, niken hoặc coban) trên bề mặt điện cực.

Theo các nhà nghiên cứu, tuy mỗi lít oxy trong không khí có chứa khoảng 20 mol cacbon hóa trị 4, nhưng lại chỉ chứa 0,04% CO2 (tương đương 1,7 x 10-5 mol cacbon hóa trị 4 có thể khử). Bằng cách hấp thụ CO2 từ không khí, cacbonat nóng chảy cho phép tăng hàng triệu lần nồng độ cacbon hóa trị 4 có thể khử để tiến hành phản ứng phân tách (thành cacbon) trong khoang điện hóa.

Nhiệt và điện năng cần thiết cho quá trình tổng hợp nói trên được cung cấp thông qua một quá trình tương tự như trong các tháp năng lượng Mặt Trời - những tháp này hoạt động bằng cách tập trung ánh sáng lên nước nóng để tạo ra hơi nước làm quay tuabin và phát điện.

Hệ thống của các nhà khoa học tại Đại học Tổng hợp Washington chỉ đơn giản là thay thế tuabin bằng thiết bị phát điện dạng điện hóa.
Nhóm nghiên cứu hiện đang thử nghiệm công nghệ của mình tại thành phố Washington, tại đó CO2 từ không khí được chiết ra để sản xuất sợi nano. Trong những thí nghiệm ban đầu với dòng điện 1a, họ đã sản xuất sợi nano với công suất 0,1 g/giờ, khi nâng cấp lên dòng điện 100A họ sản xuất được 10g/giờ.

Theo giám đốc Trung tâm Công nghệ nano và khoa học nano tại Đại học Tổng hợp Nottingham (Mỹ), quá trình đặc biệt thân môi trường nói trên tạo ra vật liệu cacbon ở dạng rất hữu ích là sợi nano. Phương pháp này đã có hiệu quả cao ở quy mô phòng thí nghiệm, vì vậy thách thức tiếp theo sẽ là nâng cấp lên quy mô công nghiệp.


HV
Theo Chemistry & Industry, 9/2015

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,