美国蒙大拿州研究人员获得150万美元用以开发二氧化碳技术

发表时间:2018-10-24 10:10

蒙大拿州立大学的研究人员将使用一种特殊的陶瓷浆料和表面为-30度的传送带来帮助将二氧化碳转化为有用的产品。

机械和工业工程系Stephen Sofie教授认为,这是材料科学,但也有艺术。

在最近的实验中,Stephen Sofie教授小心翼翼地将陶瓷浆料倒入传送带表面,并将其扩散到薄片中。当输送机在一个强大的冷源上缓慢移动时,浆料硬化形成小冰晶,这个过程称为冷冻铸造。

根据Stephen Sofie教授:“它的浇注看起来很简单,但是有很多细节,包括浆料中几种成分的精确混合和冻结的速度。”

一旦浆料凝固,Sofie教授就把它放入冷冻干燥机中,冷冻干燥机可以除去所有的水,留下冰晶曾经存在的细孔。Sofie教授计划在未来几个月内用他9月份从美国能源部得到的150万美元的赠款进行提炼的技术---一种通过均匀分配气体来控制化学反应的膜。

据密歇根州立大学能源研究所所长Lee Spangler和该项目的共同首席研究员说,冷冻浇铸方法可以成为扩大另一种将二氧化碳转化为甲酸的技术关键,而甲酸是一种通常用作食品添加剂的产品。

甲酸技术,称为ECForm,通过将电作为二氧化碳过滤器通过膜而工作。根据1967年密歇根州立大学化学工程系的校友,OCO联合创始人兼总裁Terry Brix的说法,作为开发这项技术的公司,OCO已经用原型演示了这一过程。

去年春天,Terry Brix和他的儿子,公司首席执行官Todd Brix,因为密歇根州立大学能源研究所(MSU Energy Research Institute)在二氧化碳封存方面的工作,与Lee Spangler进行了接触。Spangler 表示:“我们认识OCO正在致力于的这项技术,MSU可以帮助其得到提升,这是一个很好的机会。”后来不久,Sofie SpanglerOCO的支持下,把能源部的赠款提案放在了一起。

Terry Brix说:“我们认为这种潜在的改进可以显著降低ECForm的成本。这将是化学工程界的大事。我们很高兴能与MSU在这个项目上开展合作。”

他还说:“化学家早就知道如何将二氧化碳转化为甲酸,但是迄今为止开发的工艺对工业没有经济吸引力。这就是为什么今天生产的大多数甲酸是由石油制成的。”

Sofie在冷冻铸造方面的经验可以追溯到十多年前,他曾帮助开创这项技术的研究生开展研究,这项技术被称为冰模板。在NASA的格伦研究中心,他利用冷冻铸造技术开发燃料电池膜,为月球和火星上人类居住的航天器和模块提供动力。

在能源部的资助下,Sofie的团队将探索通过精确控制孔隙的间距和结构来推进这项技术的方法。他和Spangler持有一项临时专利,涉及在浆料应用于输送机表面时改变浆料中陶瓷材料的量。

Terry Brix认为,这种方式可以生产出2英尺宽的定制膜,大量二氧化碳通过该膜以ECForm工艺的最佳方式流动。同时,这将减少甲酸需求,从而降低甲酸反应的成本。

根据Spangler,如果ECForm能在经济上扩大规模,它将刺激二氧化碳生产商(如燃煤发电厂)捕集二氧化碳并将其转化为甲酸,并以远高于原二氧化碳的价格出售。他还说,新的冷冻铸造技术也可以改善燃料电池、电池和其他产品。

美国能源部资助的项目包括密西根州立大学与南佛罗里达州大学开发甲酸新应用程序之间的合作。Ramon Gonzalez是美国科学基金会化学和生物分子工程系的教授,他的团队将研究利用微生物将物质转化成乙二醇。乙二醇是一种用于加热和冷却系统以及汽车防冻剂的液体。

Sofie兴奋地认为,冷冻浇铸膜也是环保的。而且这个方法非常突出的是它们是基于水且没有任何有毒溶剂的。研究小组希望证明它可以在一年半内制造工业膜。

Sofie说:“我长时间一直致力于冻结铸造,而现在,随着这样一个大项目的到来,它会变得如此美好!”


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