Kemitekniske forskere har identificeret en ny mekanisme til omdannelse af naturgas til energi op til 70 gange hurtigere, mens de effektivt opsamler drivhusgas kuldioxid (CO2).
”Dette kunne gøre kraftproduktion fra naturgas både renere og mere effektiv,” siger Fanxing Li, medforfatter til et papir om forskningen og en lektor i kemisk og biomolekylær teknik ved North Carolina State University.
Det drejer sig om en proces, der kaldes kemisk looping, hvor et fast, iltbelastet materiale - kaldet "iltbærer" - bringes i kontakt med naturgas. Oxygenatomerne i iltbæreren interagerer med naturgassen og forårsager forbrænding, der producerer energi.
Billedbedømmelse: NC-stat
Tidligere avancerede iltbærere blev fremstillet af en sammensætning af inert keramisk materiale og metaloxider. Men Li's team har udviklet en ny type iltbærer, der inkluderer en "blandet ion-elektronisk leder", som effektivt kaster iltatomer ind i naturgassen meget effektivt - hvilket gør den kemiske looping-forbrændingsproces så meget som 70 gange hurtigere. Dette blandede ledermateriale opbevares i en nanoskala-matrix med et jernoxid - også kendt som rust. Rusten fungerer som en kilde til ilt for den blandede leder til at køre ud i naturgassen.
Foruden energi producerer forbrændingsprocessen vanddamp og CO2. Ved at kondensere vanddampen er forskere i stand til at skabe en strøm af koncentreret CO2, der skal fanges til sekvestrering.
Fordi den nye iltbærer forbrænder naturgas så meget hurtigere end tidligere kemiske sløjfeteknologier, gør den mindre kemiske sløjfereaktorer mere økonomisk gennemførlige - da de giver brugerne mulighed for at skabe den samme mængde energi med et mindre system.
”Forbedring af denne proces bevæger os forhåbentlig tættere på kommercielle applikationer, der bruger kemisk looping, hvilket vil hjælpe os med at begrænse drivhusgasudledningerne,” siger Li.
Papiret, "Jernoxid med letter O2 - Transport til let brændstofoxidation og CO2-opsamling i en kemisk looping-ordning," blev valgt som en del af forsidens historie i martsudgaven af ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Via NC State