麻省理工学院的化学工程师开发了一种新系统，可以提供一种持续从废气甚至空气中去除二氧化碳的方法。其关键部件是一种电化学辅助膜，其对气体的渗透性可以随意开关，不需要任何活动部件，耗能也相对较少。

 

薄膜本身由阳极氧化的氧化铝制成，有一个由六边形开口组成的蜂巢状结构，当气体分子处于开放状态时，它可以允许气体分子进出。然而，当一层薄金属被电沉积以覆盖膜的气孔时，气体通道就会被阻塞。这项研究被发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上，由t·艾伦·哈顿(T. Alan Hatton)教授、博士后刘亚元(Yayuan Liu)和其他四人撰写的一篇论文中。

 

该团队说，这种新的“气体门”机制可以应用于从一系列工业废气流和环境空气中持续去除二氧化碳。他们已经建造了一个概念验证装置来展示这一过程。

 

该装置使用氧化还原活性碳吸收材料，杏耀历史夹在两个可切换的气体门控膜之间。所述吸着剂与门控膜紧密接触，并浸没在有机电解质中，为锌离子提供来回穿梭的介质。这两个门控膜可以通过改变它们之间的电压极性来开启或关闭，从而使锌离子从一边穿梭到另一边。离子通过在一边形成金属膜，同时阻断另一边，通过溶解它的膜。

 

当吸附剂层打开到废气流过的一侧时，该材料很容易吸收二氧化碳，直到达到其容量。然后可以切换电压，切断馈电侧，打开馈电侧，在那里释放出一股接近纯二氧化碳的集中流。

 

通过建立一个交替操作的相反阶段的膜的系统，该系统将允许连续操作在一个设置，如工业洗涤器。在任何时候， 杏耀娱乐移动客户端下载。，一半的部分吸收气体另一半释放气体。

 

哈顿说:“这意味着在表面上连续运转的情况下，原料流从一端进入系统，产品流从另一端离开。”在传统的多柱系统中，吸附床需要交替地关闭、净化，然后再生，然后再暴露到原料气体中，开始下一个吸附循环，这种方法避免了许多过程问题。在新系统中，清洗步骤是不需要的，而且所有的步骤都在装置内部干净地发生。

 

研究人员的关键创新是使用电镀作为一种打开和关闭材料孔隙的方法。在此过程中，研究小组尝试了许多其他方法来可逆地关闭薄膜材料中的孔隙，比如使用微小的磁球来堵住漏斗状的开口，但这些其他方法都不够有效。金属薄膜可以特别有效地作为气体屏障，而在新系统中使用的超薄层只需要少量锌材料，锌材料丰富且便宜。

 

“它可以用最少的材料做出非常均匀的涂层，杏耀起源”刘说。该电镀方法的一个显著优点是，一旦条件改变，无论是在开启或关闭的位置，它不需要能量输入来维持该状态。能量只需要重新转换。

 

这种系统可能会对限制温室气体排放到大气中做出重要贡献，甚至直接捕捉已经排放的二氧化碳。

 

哈顿说，虽然研究小组最初的重点是将二氧化碳从气体流中分离出来，但该系统实际上可以适用于各种各样的化学分离和净化过程。

 

“我们对这种闸门机制感到非常兴奋。我认为我们可以在各种不同的配置中使用它。”他说。“也许在微流体装置中，或者我们可以用它来控制化学反应的气体组成。有很多不同的可能性。”