Neue Membran von Universität Tianjin verbessert CO2-Abscheidung
Forscher der Universität Tianjin haben eine neuartige, rein organische Mischmatrixmembran entwickelt, die eine effizientere und skalierbarere CO2-Abscheidung ermöglicht. Die Ergebnisse wurden in Nature Energy veröffentlicht.
Ein Forschungsteam der Universität Tianjin hat eine neuartige, rein organische Mischmatrixmembran entwickelt, die einen effizienteren und skalierbareren Ansatz zur Kohlenstoffabscheidung bietet. Die Membran kombiniert erfolgreich hohe Trennleistung mit langfristiger Stabilität und adressiert damit frühere Herausforderungen auf diesem Gebiet.
Die am 10. Oktober online in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlichte Studie befasst sich mit den anhaltenden Schwierigkeiten bei der Abtrennung von Kohlendioxid aus industriellen Rauchgasen. Effektive Membranen erfordern einen schnellen CO2-Transport, während gleichzeitig andere Gase abgetrennt und eine gleichbleibende Leistung über die Zeit aufrechterhalten werden muss.
Traditionelle Mischmatrixmembranen integrieren die Verarbeitbarkeit von Polymeren mit den effizienten molekularen Transporteigenschaften von porösen Füllstoffen. Die Entwicklung wurde jedoch durch Kompatibilitätsprobleme zwischen diesen Komponenten behindert. Das Team aus Tianjin schlug eine "Einbettungsstrategie mit schwacher Wechselwirkung" vor, die die Wechselwirkungen zwischen Füllstoff und Polymer ausbalanciert.
Durch die Verwendung von einkristallinen kovalenten organischen Gerüsten (COFs) als poröse Füllstoffe erreichten die Forscher eine gleichmäßige Dispersion innerhalb der Polymermatrix. 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 Verzehnfachung der CO2-Permeabilität, was einen neuen Rekord darstellt. Die Membran zeigte auch eine hohe Langzeitstabilität und behielt ihre Leistung unter Dauerbetrieb und in Gegenwart von Wasserdampf, Schwefeldioxid und Stickoxiden bei. Eine vorläufige techno-ökonomische Analyse schätzte die Kosten für die Kohlenstoffabscheidung auf etwa 38 US-Dollar pro Tonne CO2.