Наука и техника

19 июл 2018

"Алмазы с неба" - технология, позволяющая превращать углекислый газ в дорогостоящее углеродное волокно

Группа исследователей-химиков из университета имени Джорджа Вашингтона (George Washington University) разработала новую технологию, которая позволяет преобразовывать атмосферный углекислый газ непосредственно в углеродное волокно, которое достаточно широко используется при производстве некоторых промышленных изделий и потребительских товаров. Помимо получения дорогостоящего материала при относительно невысоких энергетических затратах, эта технология позволит частично решить проблему накопления парникового газа и связанного с этим глобального потепления климата на нашей планете.

"Углеродные нановолокна, подобные тем, которые мы можем производить при помощи нашего метода, используются в конструкциях самолетов, к примеру, Boeing Dreamliner, в высококачественном спортивном оборудовании, в лопастях ветряных электрогенераторов и во множестве других изделий" - рассказывает Стюарт Личт (Stuart Licht), доктор философии и глава исследовательской группы, - "Мы назвали нашу технологию "Алмазы с неба". Это указывает на углерод, элемент, из которого состоят алмазы, и намекает на высокую стоимость получаемого конечного продукта - углеродного волокна".

Согласно заявлению, сделанному учеными, в разработанном ими низкоэнергетическом процессе используется достаточно небольшое количество электрической энергии и большое количество солнечной энергии, плюс большое количество углекислого газа, изъятого из атмосферы. А основой процесса производства углеродного волокна являются новые уникальные процессы высокотемпературного электролитического синтеза.

Для расщепления углекислого газа и синтеза углеродных волокон используется гибридная нагревательная система, состоящая из электрических нагревателей и эффективной системы конденсации солнечных лучей. Эта система фокусирует солнечные лучи на солнечной батарее, которая вырабатывает энергию, поступающую на нагревательные элементы. Нагревательные элементы разогревают до 750 градусов Цельсия карбонатные соли, которые превращаются в расплав, на поверхности которого происходит расщепление углекислого газа, подающегося в виде потока атмосферного воздуха. Процессу расщепления благоприятствует постоянный электрический ток, подаваемый на электроды из никеля и стали. Углеродные волокна растут прямо на поверхности стального электрода и удаляются из электролитической ванны достаточно простым способом.

Затраты внешней энергии на осуществление "солнечно-теплового электрохимического процесса" составляют приблизительно 1000 долларов на тонну углеродного нановолокна. И суммарная стоимость всех производственных затрат минимум в сотню раз ниже, чем при производстве такого же волокна другими методами.

"Если мы покроем такими установками площадь, меньше 10 процентов от площади пустыни Сахара, то наш процесс позволит удалять столько углекислого газа, что его уровень в атмосфере за 10 лет понизится до уровня доиндустриальной эпохи" - рассказывает Стюарт Личт, - "Пока наша система находится на экспериментальном уровне, но в дальнейшем мы планируем поднять эффективность технологии и разработать систему управления процессами для того, чтобы можно было производить углеродное нановолокно с заранее заданным параметрами".