Исследователи UCF разрабатывают новую технологию переработки парниковых газов в энергию и материалы

Пара исследователей из Университета Центральной Флориды разработала новые методы производства энергии и материалов из вредного парникового газа метана.

По данным Агентства по охране окружающей среды США, сравнительное воздействие метана на атмосферу Земли в пересчете на фунт в 28 раз превышает воздействие углекислого газа — еще одного крупного парникового газа — за 100-летний период.

Это связано с тем, что метан более эффективно улавливает радиацию, несмотря на то, что его время жизни в атмосфере короче, чем у углекислого газа.

Основными источниками выбросов метана являются энергетика и промышленность, сельское хозяйство и свалки.

Новые инновации UCF позволяют использовать метан в производстве экологически чистой энергии и создавать высокоэффективные материалы для интеллектуальных устройств, биотехнологий, солнечных батарей и многого другого.

Изобретения принадлежат нанотехнологу Лорен Тетард и эксперту по катализу Ричарду Блэру, которые последние 10 лет сотрудничали в исследованиях с UCF.

Тетард — доцент и заместитель заведующего кафедрой физики UCF и исследователь Центра нанотехнологий, а Блэр — профессор-исследователь во Флоридском космическом институте UCF.

Лучшая и более чистая технология производства водорода

Первое изобретение представляет собой способ получения водорода из углеводородов, например метана, без выделения углекислого газа.

Используя видимый свет — такой как лазер, лампа или солнечный источник — и дефектные фотокатализаторы, богатые бором, инновация подчеркивает новую функциональность наноразмерных материалов для захвата с помощью видимого света и преобразования углеводородов, таких как метан. Дефектная инженерия подразумевает создание материалов с неправильной структурой.

Изобретение UCF производит водород, свободный от примесей, таких как высшие полиароматические соединения, диоксид углерода или окись углерода, которые обычно встречаются в реакциях, проводимых при более высоких температурах на обычных катализаторах.

Эта разработка потенциально может снизить стоимость катализаторов, используемых для производства энергии, обеспечить большее фотокаталитическое преобразование в видимом диапазоне и более эффективно использовать солнечную энергию для катализа.

Рыночные применения включают возможное крупномасштабное производство водорода на солнечных фермах, а также улавливание и преобразование метана.

«Это изобретение на самом деле является двойником», — говорит Блэр. «Вы получаете зеленый водород и удаляете, а не секвестрируете метан. Вы перерабатываете метан в водород и чистый углерод, который можно использовать для таких вещей, как батареи».

Он говорит, что традиционное производство водорода использует высокие температуры с метаном и водой, но помимо водорода в этом процессе также образуется углекислый газ.

«Наш процесс использует парниковый газ, метан, и преобразует его во что-то, что не является парниковым газом, а также в два ценных продукта: водород и углерод», — говорит Блэр. «И мы удалили метан из цикла».

Он отметил, что в лаборатории Exolith Lab UCF они смогли генерировать водород из метана, используя солнечный свет, поместив систему на большой солнечный концентратор.

Зная это, он говорит, что страны, у которых нет обильных источников энергии, могли бы использовать это изобретение, поскольку все, что им понадобится, — это метан и солнечный свет.

Помимо систем добычи нефти и природного газа, метан присутствует на свалках, в промышленных и сельскохозяйственных районах, а также на объектах очистки сточных вод.

Выращивание чистых углеродных нано/микроструктур

Эта технология, разработанная Тетардом и Блером, представляет собой метод создания углеродных нано- и микромасштабных структур с контролируемыми размерами. Он использует свет и фотокатализатор с дефектной инженерией для создания структурированных, четко определенных нано- и микромасштабных структур из многочисленных источников углерода. Примеры включают метан, этан, пропан, пропен и окись углерода.

«Это похоже на использование углеродного 3D-принтера вместо полимерного 3D-принтера», — говорит Тетард. «Если у нас есть такой инструмент, то, возможно, мы сможем придумать даже некоторые конструкции углеродных лесов, которые сегодня невозможны».