Борьба за замедление глобального потепления в основном была сосредоточена на том, чтобы отучить людей от сжигания ископаемого топлива, которое выделяет углекислый газ и способствует парниковому эффекту. Также было приложено немало усилий, чтобы найти способы улавливания CO2. из воздуха и положить его туда, где он не может причинить никакого вреда. Конечно, идеальным решением было бы выполнить обе задачи одновременно. Что, если бы вы могли принимать CO2 вне атмосферы и использовать его как более чистый источник энергии, уменьшая потребность в сжигании ископаемого топлива?
Ученые из университетов Вандербильта и Джорджа Вашингтона, возможно, нашли способ сделать именно это. В статье, опубликованной сегодня в журнале Американского химического общества ACS Central Science, они описывают процесс извлечения углерода из атмосферного CO2. , а затем использовать его для изготовления углеродных нанотрубок. Затем нанотрубки будут использоваться для замены графитовых электродов в литий-ионных батареях для электромобилей.
Теоретически мы могли бы создавать не только углеродно-нейтральные, но и углеродно-отрицательные электромобили, которые накапливают энергию и нейтрализуют прошлый ущерб окружающей среде.
«Учитывая их лучшую производительность, прогнозируемую низкую стоимость и способность удалять парниковый газ, вполне вероятно, что автомобили с батареями из углеродных нанотрубок станут нормой», — говорит по электронной почте один из ученых, профессор химии GWU Стюарт Лихт. /Р>
В пресс-релизе, объявляющем о разработке, доцент кафедры машиностроения Вандербильта Кэри Пинт сказал:«Представьте себе мир, в котором каждый новый электромобиль или установка батареи в масштабе сети не только позволили бы нам преодолеть экологические грехи нашего прошлого, – говорит сделать шаг к устойчивому будущему для наших детей."
Как это будет работать?
В новом методе изготовления аккумуляторов используется процесс, разработанный Лихтом и его коллегами из GWU для улавливания углерода и его использования для изготовления углеродных нановолокон, которые можно объединить для создания нанотрубок. Этот процесс включает использование концентрированной солнечной энергии для создания расплавленной ванны с химическими веществами, температура которой достигает 1380 градусов по Фаренгейту (749 градусов по Цельсию). Когда в ячейку добавляется воздух, углекислый газ растворяется под воздействием тепла и постоянного тока от никелевых и стальных электродов.
Когда газ распадается, молекулы углерода прилипают к электродам и образуют нановолокна. После того, как Лихт и его команда опубликовали свою работу в 2015 году, она обещала изменить правила игры. Он не только предоставил метод создания углеродного нановолокна, который был дешевле, чем предыдущие методы, но также предложил способ извлечения огромного количества углекислого газа из атмосферы.
Когда в прошлом году было объявлено об этой разработке, Лихт сказал HowStuffWorks, что он предполагает построить массив гигантских C02. - в нановолоконные заводы размером с город в малонаселенных местах, таких как австралийская глубинка, пустыни Сахара и Мохаве.
Поскольку углеродное нановолокно сверхпрочное и легкое, оно рекламируется как материал будущего для всего, от балок небоскребов до фюзеляжей самолетов. Но углеродные нанотрубки, изготовленные из таких волокон, также отлично подходят для изготовления аккумуляторов, потому что их большая площадь поверхности позволяет им хранить больше заряда, чем другие формы углерода. Еще в 2010 году исследователи из Массачусетского технологического института создали экспериментальную батарею с углеродными нанотрубками, емкость которой на треть больше, чем у обычной литий-ионной батареи, а выходная мощность в 10 раз выше.
Исследователи GW и Vanderbilt сообщают, что литий-ионный аккумулятор с электродами из углеродных нанотрубок также работает немного лучше, чем обычный литий-ионный аккумулятор, и что ускорение усиливается, когда аккумулятор заряжается быстро.
Когда они использовали нанотрубки для замены графитовых электродов в натрий-ионном аккумуляторе, другом типе накопителя, они получили еще большее улучшение — примерно в 3,5 раза больше производительности. Оба типа батарей, оснащенных углеродными нанотрубками, успешно выдержали 10 недель непрерывной зарядки и разрядки без признаков усталости.
Практическое применение достижений
По словам Лихта, установка аккумуляторов с углеродными нанотрубками в автомобилях «предоставит альтернативу современным промышленным и транспортным процессам, работающим на ископаемом топливе, без выбросов парниковых газов».
Джина Коплон-Ньюфилд, директор Инициативы электрических транспортных средств Sierra Club, сказала, что, хотя она еще не ознакомилась со спецификой прорыва Vanderbilt-GWU, «это звучит очень интригующе». «В целом мы очень воодушевлены тем, что происходит в области аккумуляторных технологий в наши дни», — говорит Коплон-Ньюфилд. "Это связано как с технологическим прогрессом, так и со снижением затрат".
Процесс использования атмосферного углекислого газа для производства аккумуляторов не обязательно будет использоваться только для электромобилей. Его также можно использовать для изготовления литий-ионных аккумуляторов для электронных устройств, а также для аккумуляторов гораздо большего размера, которые можно использовать для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями и ветряными турбинами.
Наличие такого хранилища имеет решающее значение для разработки будущих «умных» электрических сетей, которые полагаются на более мелкие децентрализованные источники электроэнергии, а не на огромные угольные электростанции.
Теперь это интересноИспользование батарей в качестве накопителей энергии насчитывает сотни, если не тысячи лет.
Симптомы неисправности датчика MAP и способы их устранения
Правительство публикует План декарбонизации транспорта
Выбоины на шинах и транспортных средствах
Когда следует заменить автомобильный аккумулятор?