Ny membrandesign förbättrar koldioxidinfångning vid Tianjinuniversitetet

Forskare vid Tianjinuniversitetet har utvecklat en ny typ av helt organiskt blandmatrismembran som kan erbjuda ett effektivare och mer skalbart tillvägagångssätt för koldioxidinfångning. Det nya membranet kombinerar hög separationsprestanda med långsiktig stabilitet och storskalig bearbetningskapacitet.

Studien, publicerad online i Nature Energy, fokuserar på separationsmembranens potential för koldioxidinfångning. Även om membranseparation har potentiella fördelar i energiklass och miljöprestanda, kvarstår utmaningar med att separera CO2 från industriella rökgaser. Det krävs membran som snabbt kan transportera CO2, effektivt separera andra gaser och bibehålla stabil prestanda över tid.

Traditionellt har blandmatrismembran lidit av kompatibilitetsproblem mellan polymermatrisen och det porösa fyllmedlet. Forskargruppen vid Tianjinuniversitetet, ledd av professorerna Jiang Zhongyi och He Guangwei, föreslog en strategi som balanserade svaga interaktioner. Genom att använda enkristallina kovalenta organiska ramverk (COF) som fyllmedel uppnådde teamet en jämn och hög laddningsinbyggnad inom en polymermatris. Det resulterande membranet behöll polymerens flexibilitet och bearbetbarhet, medan COF-kristallernas ordnade porer tillhandahöll effektiva transportvägar för CO2.

Tester med simulerade rökgaser visade en tiondel av den tidigare genomsläppligheten för CO2, vilket sätter ett nytt rekord. Membranet uppvisade också stor långsiktig stabilitet under förhållanden som inkluderade vattenånga, svaveloxider och kväveoxider. En preliminär teknisk-ekonomisk analys uppskattade kostnaden för koldioxidinfångning till cirka 38 USD per ton CO2, enligt studiens antaganden. Denna teknik kan öppna nya möjligheter för molekylära separationer och stödja framtida tillämpningar inom koldioxidinfångning i kraftproduktion samt cement- och stålindustrin.