Новий електрохімічний пристрій вловлює CO₂ з меншими витратами енергії

Дослідники під керівництвом Джеймса Б’юкена з Університету Делаверу випробували лабораторний електрохімічний пристрій для вловлювання вуглекислого газу з повітря. Установка переносить CO₂ крізь комірки, схожі за принципом роботи на батарею, і в тестах споживала близько 0,8 мегават-години електроенергії на тонну уловленого газу, повідомляє Ars Technica.

Для порівняння, наявні установки прямого вилучення вуглецю з атмосферного повітря використовують приблизно від 1,5 до 3 мегават-годин на тонну CO₂. Автори роботи вважають, що запропонований підхід потенційно може зменшити енергетичні витрати та вартість такого вилучення.

Як працює система

Звичайні системи вловлювання вуглекислого газу пропускають повітря через гранули або рідину, що поглинають CO₂. Після цього насичений матеріал, як правило, нагрівають, щоб вивільнити газ і зібрати його окремим потоком.

У новому пристрої гідроксид, який утворюється на катоді, реагує з CO₂ та перетворює його на карбонат або бікарбонат. Ці сполуки проходять крізь мембрану-сепаратор до анода, де за нижчого рівня pH реакція відбувається у зворотному напрямку: карбонат знову стає газоподібним CO₂.

І катод, і анод у цій конструкції зроблені з гідроксиду нікелю — матеріалу, який також використовують у катодах нікель-металогідридних акумуляторів AA та AAA. Зміна напрямку прикладеної напруги міняє ролі електродів, даючи змогу повторювати процес у зворотному напрямку й одночасно переносити вуглекислий газ через комірку.

Результати випробування та оцінка вартості

Дослідники протестували установку з дев’яти з’єднаних комірок. Площа кожної з них становила приблизно половину аркуша формату Letter, а повітря через канали в пластинах подавала повітродувка. Для частини компонентів використали конструктивні елементи паливних комірок.

Кілька учасників дослідницької групи також пов’язані зі стартапом RepAir Carbon, який працює з цією технологією. У роботі наведено оцінки економічної доцільності масштабування: для першої невеликої пілотної установки вартість вилучення прогнозують на рівні близько 566 доларів за тонну CO₂. Для підприємства, потужність якого буде у тисячу разів більшою за пілотну, автори розрахували потенційне зниження до 92 доларів за тонну. Ці розрахунки спираються на темпи навчання, характерні для літій-іонної батарейної галузі, та поширені підходи до масштабування витрат.