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Flüssiges Gallium spaltet nachweislich Kohlendioxid

by drbyos
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Ein Forscherteam unter der Leitung der University of New South Wales hat herausgefunden, dass Suspensionen von flüssigem Galliummetall – ein weiches, silbrig-weißes Metall, das bei Raumtemperatur fest ist, aber in der Handfläche schmelzen kann (es hat einen niedrigen Schmelzpunkt). Punkt von 29,76 Grad Celsius oder 85,57 Grad Fahrenheit) – kann Kohlendioxid (CO2) in kohlenstoffhaltige feste Produkte und Sauerstoff (O2) bei Raumtemperatur.

Flüssiges Gallium wandelt Kohlendioxid in Sauerstoff und ein hochwertiges festes Kohlenstoffprodukt um. Bildnachweis: Tang et al., doi: 10.1002/adma.202105789.

„Wir sehen sehr starke industrielle Anwendungen in Bezug auf die Dekarbonisierung“, sagte Erstautorin Junma Tang, Forscherin an der School of Chemical Engineering der University of New South Wales.

„Diese Technologie bietet ein beispielloses Verfahren zur Erfassung und Umwandlung von Kohlendioxid zu außergewöhnlich wettbewerbsfähigen Kosten.“

„Die Anwendungen könnten in Autos sein, um umweltschädliche Abgase umzuwandeln, oder sogar in viel größerem Maßstab an Industriestandorten, wo Kohlendioxidemissionen sofort abgefangen und mit dieser Technologie verarbeitet werden könnten.“

„Wir haben dieses System bereits auf 2,5-Liter-Dimensionen skaliert, die etwa 0,1 Liter Kohlendioxid pro Minute verarbeiten können.“

„Und wir haben das einen ganzen Monat lang kontinuierlich getestet und die Effizienz des Systems hat sich nicht verschlechtert.“

Der Prozess löst eingefangenes Kohlendioxidgas in einem Lösungsmittel um Gallium-Nanopartikel auf. Der Reaktor enthält auch feste Silberstäbe in Nanogröße, die der Schlüssel zur Erzeugung der triboelektrochemischen Reaktionen sind, die ablaufen, sobald mechanische Energie (z. B. Rühren/Mischen) zugeführt wird.

An Fest-Flüssig-Grenzflächen findet aufgrund der Reibung zwischen den beiden Oberflächen eine triboelektrochemische Reaktion statt, wobei auch ein elektrisches Feld erzeugt wird, das eine chemische Reaktion auslöst.

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Die Reaktionen spalten das Kohlendioxid in Sauerstoffgas sowie in kohlenstoffhaltige Platten auf, die aufgrund von Dichteunterschieden an der Oberfläche des Behälters “schwimmen” und daher leicht extrahiert werden können.

Die Wissenschaftler erzielten einen Wirkungsgrad von 92 % bei der bemerkenswert geringen Energiezufuhr von 230 kWh für die Abscheidung und Umwandlung einer Tonne Kohlendioxid.

Sie schätzen, dass dies Kosten von etwa 100 US-Dollar pro Tonne Kohlendioxid entspricht.

„Dies ist ein sehr umweltfreundliches Verfahren, bei dem auch eine hochwertige kohlenstoffhaltige Platte hergestellt wird, die dann verkauft und zur Herstellung von Elektroden in Batterien oder für Kohlefasermaterialien verwendet werden kann, die in Hochleistungsprodukten wie Flugzeugen, Rennwagen und Luxusgütern verwendet werden.“ Fahrzeuge“, sagte Paul Butler, Direktor von LM Plus.

„Wir arbeiten jetzt daran, Mittel zu beschaffen, um einen größeren Proof-of-Concept für dieses System zu erstellen, das in einem 12-m (40-Fuß)-Container funktioniert, der letztendlich dazu beitragen könnte, dass Industriestandorte alle Kohlendioxidemissionen sofort abfangen und bekehre sie.“

Die Arbeit des Teams wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Fortgeschrittene Werkstoffe.

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Junma Tang et al. Flüssigmetall-aktiviert Mechanische Energie-induziertes CO2 Wandlung. Fortgeschrittene Werkstoffe, online veröffentlicht am 6. Oktober 2021; doi: 10.1002/adma.202105789

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