Мембрана, отделяющая кислород, может помочь в борьбе с выбросами углекислого газа

Источник: newsland.ru

Это может показаться парадоксальным, но один из способов сокращения выбросов углекислого газа – это производство на теплоэлектростанциях чистого CO₂. Такой газ можно легко захватить и закачать в естественные полости в глубине земной коры. При этом не требуются дорогостоящие и сложные очистные сооружения, которые используются на ТЭЦ сейчас. Специалисты Массачусетского технологического института (США) разработали систему, которая извлекает из воздуха чистый кислород и направляет его в камеру сжигания топлива. Главным элементом устройства является специальная керамическая мембрана, работающая на основе механизма ионной транспортировки. Ионы кислорода проникают сквозь отверстия мембраны, а ионы азота — нет. Мембрана изготавливается из оксидов металлов, таких как лантан и железо. Она способна выдерживать очень высокие температуры, что является большим преимуществом при использовании в силовых установках. Команда исследователей под руководством профессора Ахмеда Гониема построила в лаборатории небольшой реактор для проверки характеристик работы мембраны. Оказалось, что по мере накопления кислорода на противоположной стороне мембраны скорость разделения воздуха замедляется.

Чтобы преодолеть этот эффект, ученые построили новый реактор «два в одном», в котором поток кислорода тут же смешивается с топливом и сжигается. В итоге быстро освобождается место для притока новой порции кислорода. Кроме того, совмещение реактора и камеры сгорания сделало систему более компактной и экономичной. Опыты показали, что скорость потока кислорода тем больше, чем выше температура мембраны. Так же ученые выяснили, что газ предохраняет мембрану, не позволяя разрушаться при температурах, превышающих предел устойчивости материала. На основе экспериментов исследователи разработали вычислительную модель, позволяющую рассчитать поведение системы в широких масштабах — сравнимых с масштабами реальных электростанций. По словам профессора Гониема, новая технология дает возможность производить электроэнергию по низкой цене, из ископаемых видов топлива. При этом выделение СО₂ в атмосферу может быть значительно уменьшено.