Tianjin-Universität entwickelt neuartige Membran zur verbesserten CO2-Abscheidung
Forscher der Universität Tianjin haben eine neue Art von organischem Mixed-Matrix-Membran für eine effizientere und skalierbarere CO2-Abscheidung aus industriellen Rauchgasen entwickelt. Die Technologie zeigt deutliche Verbesserungen in Leistung und Stabilität.
Ein Forschungsteam der Universität Tianjin hat eine neuartige, rein organische Mixed-Matrix-Membran entwickelt, die einen effizienteren und skalierbareren Ansatz zur Abscheidung von Kohlendioxid bietet. Die Membran kombiniert hohe Trennleistung mit Langzeitstabilität und großtechnischer Verarbeitbarkeit.
Die in Nature Energy veröffentlichte Studie befasst sich mit dem wachsenden Interesse an Membrantechnologien zur CO2-Abscheidung aufgrund potenzieller Vorteile bei Energieeffizienz und Umweltleistung. Die Trennung von CO2 aus industriellen Rauchgasen bleibt jedoch eine Herausforderung. Es werden Membranen benötigt, die einen schnellen CO2-Transport ermöglichen, andere Gase effektiv abtrennen und über die Zeit eine stabile Leistung aufrechterhalten.
Traditionelle Mixed-Matrix-Membranen stießen auf Einschränkungen aufgrund von Kompatibilitätsproblemen zwischen Polymeren und porösen Füllstoffen. Das Team der Universität Tianjin unter der Leitung der Professoren Jiang Zhongyi und He Guangwei stellte eine Strategie vor, die schwache Wechselwirkungen ausbalancierte. Durch die Verwendung von einkristallinen kovalenten organischen Gerüsten (COFs) als Füllstoffe wurde eine gleichmäßige Einbindung in eine Polymermatrix erreicht. Die resultierende Membran behielt die Flexibilität und Verarbeitbarkeit des Polymers bei, während die geordneten Poren der COF-Kristalle effiziente Wege für den CO2-Transport boten.
Tests mit simulierten Rauchgasen zeigten eine Ver zehnfachung der CO2-Permeabilität, was einen neuen Rekord darstellt. Die Membran zeigte auch eine signifikante Langzeitstabilität unter Bedingungen wie Wasserdampf, Schwefeloxiden und Stickoxiden. Eine vorläufige technisch-ökonomische Analyse schätzte die Kosten für die CO2-Abscheidung auf etwa 38 US-Dollar pro Tonne CO2, basierend auf den Annahmen der Studie. Diese Entwicklung könnte den Weg für neue Membrantechnologien ebnen und zukünftige Anwendungen zur CO2-Abscheidung in der Stromerzeugung sowie in der Zement- und Stahlindustrie unterstützen.