Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein Kohlenstoffabscheidungssystem mithilfe einer elektrochemischen Zelle entwickelt, mit der CO2 problemlos abgeschieden und freigesetzt werden kann.

Das Gerät arbeitet bei Raumtemperatur und benötigt weniger Energie als herkömmliche Kohlenstoffabscheidungssysteme auf Aminbasis, wie in der Zeitschrift ACS Central Science veröffentlicht.

Die Kohlenstoffabscheidung ist eine vielversprechende Methode zur Eindämmung des Klimawandels. Bei dieser Methode wird Kohlendioxid (CO2) eingefangen, bevor es in die Atmosphäre entweicht, der Prozess erfordert jedoch viel Energie und Ausrüstung.

Viele Industriezweige setzen auf Elektrifizierung, um den CO2-Ausstoß zu senken, aber diese Technik ist nicht für alle Sektoren durchführbar. Beispielsweise ist CO2 ein natürliches Nebenprodukt der Zementherstellung und trägt daher allein erheblich zu den Emissionen bei.

Überschüssiges Gas kann mit Kohlenstoffabscheidungstechnologien eingefangen werden, die oft auf Aminen basieren, die dabei helfen, den Schadstoff durch chemische Bindung zu „säubern“. Dafür ist aber auch viel Strom, Wärme und Industrieanlagen nötig, die dabei noch mehr fossile Brennstoffe verbrennen können.

Die Kohlenstoffabscheidung selbst könnte durch elektrochemische Zellen elektrifiziert werden, und diese Geräte könnten mit erneuerbaren Energiequellen betrieben werden. Deshalb wollten Fang-Yu Kuo, Sung Eun Jerng und Betar Gallant eine elektrochemische Zelle entwickeln, die CO2 mit minimalem Energieaufwand einfach und reversibel einfangen kann.

Das Team entwickelte zunächst eine elektrochemische Zelle, die emittierten Kohlenstoff einfangen und freisetzen kann, indem sie positiv geladene Kationen durch ein in Dimethylsulfoxid gelöstes flüssiges Amin „schwingt“.

Beim Entladen der Zelle interagierte ein starkes Lewis-Kation mit der Carbaminsäure, setzte CO2 frei und bildete das Amincarbamat. Als der Prozess umgekehrt wurde und die Zelle aufgeladen wurde, verschwand das Kation und die Zelle konnte CO2 einfangen und dabei Carbaminsäure neu bilden.

Sie optimierten den Ionenoszillationsprozess mit einer Kombination aus Kalium- und Zinkionen und verwendeten diese beiden Ionen in einer Prototypzelle als Basis für die Kathode und Anode der Zelle. Diese Zelle benötigt weniger Strom als andere wärmebasierte Zellen und konkurriert in frühen Experimenten mit anderen elektrochemischen Zellen.

Darüber hinaus testeten sie die Langzeitstabilität des Geräts und stellten fest, dass nach mehreren Lade- und Entladezyklen fast 95 % seiner ursprünglichen Kapazität erhalten blieben, was die Funktionsfähigkeit des Systems bewies.

Die Forscher sagen, dass diese Arbeit zeigt, dass eine elektrochemische Alternative möglich ist und dazu beitragen könnte, Technologien zur kontinuierlichen CO2-Abscheidung und -Freisetzung für industrielle Anwendungen praktischer zu machen.

Quelle: invdes.com.mx