Thiết bị dạng pin, giá rẻ hấp thụ phát thải carbon dioxide khi sạc
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một thiết bị giá rẻ có thể bắt được một cách chọn lọc khí carbon dioxide khi đang sạc. Sau đó khi thôi sạc, CO2 có thể phát thải theo một cách có kiểm soát và thu thập để tái sử dụng hoặc xác định cách phản hồi.
Thiết bị siêu tụ điện này tương tự như một cái pin sạc, là kích thước của đồng xu hai pence, và được là một phần của các vật liệu bền vững bao gồm các mảnh gáo dừa và nước biển.
Do các nhà nghiên cứu của trường đại học Cambridge thiết kế, chiếc siêu tụ điện này có thể giúp bắt carbon và các công nghệ ở mức giá rẻ. Khoảng 35 tỉ mét khối CO2 phát thải vào bầu khí quyển hàng năm và do đó các giải pháp hiện nay là cần loại bỏ ô nhiễm và giải quyết khủng hoảng khí hậu. Các công nghệ bắt carbon tiên tiến nhất hiện nay thường đòi hỏi một lượng lớn năng lượng và lại vô cùng đắt đỏ.
Chiếc siêu tụ điện này bao gồm hai điện cực tích điện dương và âm. Trong công trình nghiên cứu do Trevor Binford thực hiện khi hoàn thành bậc cao học ở Cambridge, nhóm nghiên cứu đã cố gắng xoay chiều một điện áp âm sang dương để gia tăng thời gian sạc ở những thực nghiệm trước. Điều này có thể cải thiện năng lực bắt carbon của siêu tụ điện.
“Chúng tôi phát hiện ra là bằng việc xoay chiều một cách cẩn trọng dòng điện giữa các bản điện cực, chúng tôi có thể bắt được gấp đôi lượng CO2 so với trước đây“, tiến sĩ Alexander Forse của Khoa Hóa học Yusuf Hamied, ĐH Cambridge và là người dẫn dắt nghiên cứu, nói.
“Quá trình sạc – thôi sạc của siêu tụ điện của chúng tôi có tiềm năng sử dụng ít năng lượng hơn quá trình gia nhiệt amin mà ngành công nghiệp vẫn đang sử dụng”, Forse cho biết. “Các bài toán tiếp theo của chúng tôi là sẽ tìm hiểu về các cơ chế chính xác của việc bắt CO2 và cải thiện chúng. Sau nữa là vấn đề về mở rộng quy mô”.
Một siêu tụ điện tương tự như một pin sạc nhưng sự khác biệt lớn nhất giữa chúng là cách hai thiết bị lưu trữ điện sạc. Một chiếc pin sử dụng các phản ứng hóa học để lưu trữ và sạc trong khi một siêu tụ điện không phụ thuộc vào các phản ứng hóa học. Thay vào đó, nó phụ thuộc vào chuyển động của các điện tích giữa hai điện cực, vì vậy phải mất nhiều thời gian hơn mới xảy ra hiện tượng chai pin và có một vòng đời dài hơn.
“Sự đánh đổi là các siêu tụ điện không thể lưu trữ được nhiều điện năng như các pin sạc nhưng những tính năng như bắt carbon thì chúng ta có thể ưu tiên”, đồng tác giả Grace Mapstone nói. “Phần tốt nhất là vật liệu được sử dụng làm siêu tụ điện rất rẻ và rất sẵn. Các điện cực được làm từ carbon hình thành từ các tấm gáo dừa vẫn bị hủy bỏ.
“Chúng tôi muốn sử dụng các vật liệu như vậy vì không phá hủy môi trường, và chúng tôi cần giảm bớt việc phát thải vào môi trường. Ví dụ, CO2 được phân giải thành chất điện phân chứa nước, về cơ bản giống nước biển”.
Tuy nhiên, chiếc siêu tụ điện này không hấp thụ một cách tự động CO2: nó phải được sạc để hút khí CO2. Khi các điện cực được sạc, bản điện cực âm thu khí CO2 trong khi không bắt các phát thải khác như oxygen, nitrogen và nước nên chưa có nhiều đóng góp vào việc chống biến đổi khí hậu. Với việc sử dụng phương pháp này, siêu tụ điện có thể vừa bắt carbon và lưu trữ năng lượng.
Đồng tác giả Israel Temprano tham gia vào sự án bằng việc phát triển kỹ thuật phân tích khí cho thiết bị, Kỹ thuật này sử dụng một cảm biến áp suất phản hồi với những thay đổi trong hấp thụ khí trong thiết bị điện hóa này. Các kết quả từ đóng góp của Temprano giúp chi tiết hơn cơ chế chính xác đóng vai trò quan trọng trong siêu tụ điện khi CO2 được hấp thụ và phát ra. Việc hiểu về các cơ chế này, những mất mát có thể và các tuyến đường dẫn đến hiện tượng chai pin đều thiết yếu khi việc chế tạo siêu tụ điện này được nâng cấp về quy mô.
“Lĩnh vực nghiên cứu này còn rất mới mẻ vì vậy sự vận hành của cơ chế chính xác bên trong siêu tụ điện vẫn còn chưa được biết hết”, Temprano nói.
Thanh Hương tổng hợp
Nguồn: https://techxplore.com/news/2022-05-low-cost-battery-like-device-absorbs-co2.html
https://www.independent.co.uk/tech/battery-co2-carbon-capture-climate-b2085582.html
