神奇的石墨烯再迎新突破:提纯甲烷,净化水质,未来有望商业化

2019年12月14日 分类:石墨烯新闻 作者:熵定天下

2019年,全球变暖导致甲烷气体从北冰洋海底释放的消息传遍世界。甲烷是比二氧化碳更强的温室气体,其温室效应约为二氧化碳的40倍。因此,将自然界的甲烷固定、回收并用作燃料成为一项亟待攻克的难题。不过来自澳大利亚的科学家发现,21世纪新材料——石墨烯可能可以将上述设想变为现实。

甲烷是由厌氧细菌在没有氧气的情况下分解有机物质产生的气体,城市的废水处理厂提供了理想的甲烷生成环境,每年产生约2500万吨甲烷。甲烷是比二氧化碳更强的温室气体,捕获并燃烧可阻止其进入大气,并使用产生的能量以取代化石燃料。但是,从废物处理设施收集的所谓沼气通常包含杂质,尤其是二氧化碳,阻碍了其实际使用。最近,新南威尔士大学的石墨烯团队证明,石墨烯膜可用于提取废水处理过程产生的沼气中存在的甲烷。

石墨烯是一种以蜂窝状形成的碳原子薄片,被认为是一种奇特的材料。新南威尔士大学的石墨烯团队专注于石墨烯研究,与悉尼水务公司合作,已经成功展示了一种基于石墨烯的实验室规模的过滤器,该过滤器可以去除常规饮用水处理过程中残留的99%的杂质。在此过程中,研究人员意识到悉尼水务公司正在试图过滤其沼气以实现废甲烷的利用,于是想到可以通过调节石墨烯蜂窝结构中孔的尺寸来将甲烷与杂质分开。

实验室级研究结果表明,石墨烯膜有可能用于废水处理厂从沼气中净化得到纯净的甲烷,从而创造潜在的可再生能源,而且制造成本比现有的材料更便宜。新南威尔士大学材料科学与工程学院的Rakesh Joshi博士表示,“这对于废水和可再生能源行业来说是个巨大的突破,未来我们有可能使用石墨烯提取和提纯甲烷,以进行再循环和再利用,也可能将纯化后的甲烷用于其他用途。”

到目前为止,该技术的有效性仅在实验室规模上得到了证明,但是悉尼水务公司的Heri Bustamante博士对此充满信心和希望。悉尼水务目前使用废水处理过程中产生的沼气来发电,有必要开发更具成本效益、更易于操作的技术来净化沼气中宝贵的甲烷。

这项技术表明,石墨烯的融入将有效增加对甲烷的捕获,从而将潜在用途扩展到悉尼水务公司的要求之外。例如,将甲烷用于传统的化石燃料公共汽车可能会成为未来的潜在发展方向。

研究团队在过去的四年中一直与悉尼水务(Sydney Water)合作开发石墨烯膜设计,目前正将其扩大规模进行商业化。预计未来五年内,石墨烯膜将准备在悉尼水务公司进行工厂试验。

神奇的石墨烯总是给人们带来意想不到的惊喜,让我们继续期待吧!

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