ћембраны, выдел€ющие кислород из воздуха, помогут снизить выбросы CO2

ћембраны, выдел€ющие кислород из воздуха, помогут снизить выбросы CO2

 ак ни парадоксально, но одним из способов снизить количество выбросов углекислого газа в атмосферу может быть производство чистого углекислого газа на электростанци€х, сжигающих ископаемое топливо. “аким образом, парниковые газыможно поглощать и хранить в природных резервуарах глубоко в земной коре.

“ака€ «углеродопоглощающа€» технологи€ может значительно снизить выбросы парниковых газов из дешевых и многочисленных источников, таких как уголь и природный газ, а также поможет минимизировать вли€ние ископаемого топливана изменение климата. Ќо на данный момент извлечение углекислого газа из субродуктов электростанций - очень дорогосто€щий процесс, требующий огромных затрат энергии, специальных химикатов и дополнительного оборудовани€.

¬ насто€щий момент ученые из ћассачусетского технологического института оценивают систему, котора€ эффективно удал€ет азот из процесса сгорани€, в результате чего образуетс€ чистый поток углекислого газа и удал€ютс€ другие побочные продукты горени€, такие как вода и другие газы.

ќсновой системы €вл€етс€ керамическа€ мембрана, служаща€ дл€ выделени€ кислорода из воздуха. —жигание топлива в чистом кислороде, в отличие от воздуха – этот процесс называетс€ кислородно-топливное горение, - приводит к образованию потока углекислого газа без примесей.

”ченые построили в лаборатории малый реактор дл€ испытани€ мембранной технологии и начали задавать параметры работы мембран в экстремальных услови€х, характерных дл€ электростанций. –езультаты их работы будут опубликованы в журнале «JournalofMembraneSciences» и представлены на ћеждународном симпозиуме по процессам горени€ в августе.

 

јхмед √онием, профессор инженерных наук в ћ“», говорит, что технологи€использовани€ керамических мембран может быть дешевым, энергосберегающим решением проблемы поглощени€ углекислого газа.

«ћы работаем над тем, чтобы производить это разделение наиболее эффективным способом и, желательно, наименее дорогим, - за€вл€ет √онием. – ¬с€ технологи€ преследует одну конечную цель –продолжить использование дешевого ископаемого топлива, производить электроэнергию с наименьшими затратами и наиболее удобным способом, но при этом снизить количество выбросов CO2ватмосферу».

√руппа ученых под руководством √ониемасотрудничает с коллегами из ћ“», а также с производител€ми мембран, над усовершенствованием технологии и выработкой руководства по эксплуатации мембран на электростанци€х. Ёто не первое исследование ученых в этой области. –анее они представили миру новую технологию под названием кислородно-топливное горение под давлением, с помощью которой повышаетс€ эффективность реакций и снижаетс€ потребление топлива.

 

ѕотоки чистого кислорода

¬оздух, которым мы дышим, состоит преимущественно из азота (78%) и кислорода (21%). ќбычно дл€ процесса разделени€ кислорода и азота требуетс€ криогенна€ установка, котора€ охлаждает поступающий воздух до температуры, достаточно низкой дл€ сжижени€ кислорода.

» хот€ эта технологи€ позвол€ет производить жидкий кислород, это довольно дорогой и сложный процесс, требующий значительных затрат энергии, что может повли€ть на работу электростанции.

√онием считает, что использование керамических мембран, обеспечивающих процесс горени€ кислородом, может быть намного более эффективным, затрачивать меньше энергии дл€ производства чистого кислорода и полностью поглощать углекислый газ. ќн уверен, что технологи€ найдет широкое применение как на новых электростанци€х, так и в качестве модификации на уже существующих, позвол€€ снизить количество выбросов парниковых газов.

 ерамические мембраны – это избирательно проницаемые материалы, пропускающие только кислород. Ёти мембраны состо€т из оксидов таких металлов, как лантан и железо, и могут выдерживать чрезвычайно высокие температуры, что €вл€етс€ несомненным преимуществом в суровых услови€х электростанции. ерамические мембраны отдел€ют кислород при помощи механизма под названием перенос ионов, при котором ионы кислорода проход€т сквозь мембрану и прит€гиваютс€ к стороне с меньшим содержанием кислорода.

 

ƒвух зайцев одним выстрелом

√онием и его коллеги построили малый реактор с керамическими мембранами и изучили получавшийс€ в результате кислород. ќни увидели, что при прохождении воздуха сквозь мембрану кислород накапливаетс€ с противоположной стороны, в конце концов замедл€€ процесс разделени€ воздуха на составл€ющие. „тобы предотвратить накопление кислорода, ученые вмонтировали в реактор систему сгорани€.

ќни обнаружили, что в такой двойной системе кислород проходит сквозь мембрану и смешиваетс€ с потоком топлива с обратной стороны, сгорает и производит тепло.  огда кислород сгорает, освобождаетс€ место дл€ новой порции кислорода, поступающей сквозь мембрану. √онием считает, что система чрезвычайно эффективна, так как решает сразу две задачи: позвол€ет выделить кислород из воздуха и одновременно поддерживает процесс горени€.

«ќказываетс€, это очень разумный подход, - за€вл€ет √онием. – —истема более компактна, так как процесс горени€ происходит там же, где и процесс разделени€ воздуха на составл€ющие. “ак что мы их объедин€ем, упрощаем, снижаем затраты энергии и экономические издержки горени€ в чистом кислороде и производства углекислого газа».

—ейчас ученые тестируют систему в лабораторных услови€х при разных температурах, давлении и услови€х подачи топлива. ќни также создали сложную вычислительную модель дл€ симул€ции работы системы в большем масштабе, на электростанции.

”ченые обнаружили, что поток кислорода сквозь мембрану зависит от ее температуры: чем выше температура мембраны со стороны горени€, тем быстрее кислород проходит сквозь нее и тем быстрее сгорает топливо. “акже они вы€снили, что хот€ температура газа может превышать предел, который выдерживает материал, поток газа не дает мембране расплавитьс€.

«ћы изучили систему достаточно хорошо дл€ того, чтобы при желании применить ее на электростанци€х, - за€вл€ет √онием. – “огда  электростанции станут намного более сложными, с оборудованиемнового поколени€ и смогут намного больше того, что могут сейчас. ћы должны показать, что новые идеи надежны, и убедить предпри€ти€ использовать их».

¬ группу √ониема входит исследователь ѕатрик  ирхени аспиранты ƒжеймс ’онг и јнтон ’ант. ”ченые сотрудничали с факультетом ”ниверситета нефти и минералов корол€ ‘ахда в —аудовской јравии. »сследование финансировалось этим университетом и ”ниверситетом наук и технологий корол€ јбдуллы.

 

EnergyDaily, перевод с английского – Ќаталь€ ѕристром

 

http://www.energy-daily.com/reports/Oxygen_separation_membranes_could_aid_in_CO2_reduction_999.html

  • ƒата публикации: 22.05.2012
  • 4976
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150