연구원들은 저렴하고 효율적인 CO2 포집을 위해 소금을 만듭니다. 메탄 수화물을 모방

킹압둘라과기대(KAUST) Cafer T. Yavuz 교수, 중국과기대(USTC) Bo Liu 교수, 남부과기대 Qiang Xu 교수가 이끄는 국제 연구진 and Technology(SUSTech)는 단결정 구아니디늄 황산염 기반 포접 염을 사용하여 탄소 포집 및 저장을 위한 유망한 방법을 개발했습니다. 그들의 작업에 대한 공개 논문은 Cell Reports Physical Science에 게재됩니다.

메탄 수화물은 고압에서 이산화탄소와 같은 가스 분자를 포획하고 포획하는 능력에 대해 연구되었습니다. 그러나 실험실에서 이러한 조건을 재현하는 것은 불가능하기 어렵고 메탄-얼음 고체에는 냉장이 필요하므로 접근 방식은 추가로 에너지 집약적입니다. 구아니디늄 황산염 기반 염을 사용하여 과학자들은 메탄 수화물 활동을 효과적으로 모방하고 CO2 분자를 가두어 온실 가스를 에너지 효율적으로 억제하는 포접물이라고 불리는 격자형 구조를 성공적으로 만들었습니다.

황산구아니디늄은 CO2 분자와 반응하지 않고 조직화하고 포획하는 역할을 합니다. 우리는 주변 온도와 압력에서 안정적이고 부식성이 없는 포접물의 드문 예를 발견했습니다. 이는 탄소 포집에 일반적으로 사용되는 에탄올 아민, 암모니아 및 기타 용액과 비교할 때 매우 바람직한 특징입니다.

이전의 탄소 포집 방법에는 CO2 분자와 표면 사이에 화학 결합이 형성되는 화학흡착이 포함되었습니다. 이 프로세스는 잘 작동했습니다. 그러나 화학 결합을 분해하려면 에너지가 필요하므로 CO2 포집 작업 비용이 상승합니다. 염 기반의 포접 구조는 물이나 질소 간섭 없이 CO2를 포집하는 동시에 저에너지 물리흡착 공정을 활용하여 빠른 CO2 응고를 통한 미래 탄소 포집 및 저장 기술의 유망한 장을 열어줍니다.

CO2 포집 및 방출 과정을 위한 압력 스윙을 갖춘 가역적 포접 형성의 도식적 시연입니다. (A) CO2 분자가 고압 및 저온에서 물 클러스터에 갇혀 있는 CO2 수화물. (B) 구아니디늄 황산염과 CO2, CO2@Gua2SO4의 포접물. 여기서 CO2는 32kPa의 낮은 압력과 연도 가스 조건(35°C 이하)의 온도에서 포집될 수 있습니다. Xianget al.

이번 발견은 이산화탄소를 고체로 저장하고 운반하는 새로운 방법을 제시했습니다. CO2는 일반적으로 드라이아이스 형태의 고체로 운반됩니다. 가스 실린더로 압축됨; 또는 탄산염의 형태로 존재합니다. 소금 포접물은 CO2를 고체 분말로 운반할 수 있게 하여 중량 용량당 부피가 현저히 높기 때문에 이 방법을 에너지 집약도가 가장 낮고 실생활에 적용할 수 있는 엄청난 잠재력을 제공합니다.

우리 팀은 냉장이나 압력이 필요 없이 CO2를 고체 형태로 운반하는 것을 가능하게 만들었습니다. 이제부터 문자 그대로 CO2가 포함된 고형물을 삽으로 퍼낼 수 있습니다. 전 세계 연료 산업과 왕국 기관이 상당한 에너지 벌금 없이 CO2를 포집, 저장 및 운송하는 방법을 적극적으로 찾고 있기 때문에 그 영향은 광범위하고 강력합니다.

연구팀은 이번 연구 결과가 안정성, 재활용성, 흡착 용량 및 선택성 측면에서 CO2 포집의 추가 개선, 재생 에너지 패널티 및 비용 절감으로 이어질 것이라고 낙관하고 있습니다.

이번 연구는 남부 과학기술대학교, 중국 과학기술대학교, 킹 압둘라 과학기술대학교에서 진행됐다.

자원

Zhiling Xiang, Congyan Liu, Chunhui Chen, Xin Xiao, Thien S. Nguyen, Cafer T. Yavuz, Qiang Xu, Bo Liu (2023) "압력 변동 결정화에 의한 안정한 단결정 이산화탄소 포접 분말의 합성", Cell Reports Physical 과학, 도이: 10.1016/j.xcrp.2023.101383

2023년 5월 8일에 게시됨: 탄소 포집 및 저장(CCS), 시장 배경 | 고유링크 | 댓글(3)