• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
23.11.2022
ТПУ
463

Аэрогель из углерода поможет снизить парниковый эффект

4.6

Ученые ТПУ совместно с коллегами из Чжэцзянского университета (Китай) синтезировали эффективный катализатор на основе углеродного аэрогеля для промышленности. Он позволит сократить выбросы оксида углерода, который образуется при многих индустриальных процессах, и перерабатывать его в полезный продукт. Катализатор будет эффективнее и дешевле в производстве по сравнению с существующими аналогами.

Аэрогель из углерода поможет снизить парниковый эффект / ©Getty images

Результаты исследования специалистов научной группой TERS-Team ТПУ и их китайских коллег опубликованы в журнале Nano Energy. Диоксид углерода (CO₂) — побочный продукт многих индустриальных процессов, который является загрязнителем. Повышение его концентрации в атмосфере – основная причина парникового эффекта. Решить эту проблему может переработка углекислого газа с получением на выходе полезного продукта.

Один из вариантов — использование CO₂ для производства топлива, в частности, энергометана. Обычно для такой цели используются специальные катализаторы на основе благородных металлов и их сплавов. Одни из них являются дорогостоящими, другие подвержены коррозии, из-за чего быстро теряют свои свойства. Поэтому перед мировым научным сообществом стоит задача разработать новые безметаллические катализаторы, которые будут эффективными, стабильными и будут созданы с использованием доступных материалов.

Исследователи Томского политеха и их партнеры из Китая разработали катализатор на основе углеродного аэрогеля. Аэрогель представляет собой материал, который изготавливается из прекурсора углерода и отличается малым весом. Принципиальная особенность аэрогеля — высокая пористость. Она обеспечивает доступ газа к активным центрам катализатора, что необходимо для их эффективного взаимодействия.

«Катализатор является пористым каркасом из аэрогеля, в котором формируются активные центры, где будет проходить реакция. Обычно для таких реакций используется углерод, допированный азотом. Но у данных катализаторов есть недостаток — они неселективны, то есть, помимо восстановления диоксида углерода, запускают другие химические реакции, которые приводят к появлению ненужных побочных продуктов и уменьшают эффективность процесса. Мы использовали в аэрогеле комбинацию азота и фосфора, позволившую ему эффективно запускать именно ту реакцию, которая нам необходима», — рассказывает профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Рауль Родригес.

На производстве процесс взаимодействия газа и катализатора выглядит следующим образом. Газ проходит через специальную ячейку, заполненную аэрогелем. Аэрогель служит электродом, и при подаче тока запускается реакция, которая проходит непосредственно на поверхности катализатора. В результате образуется функциональная группа карбоновых кислот (*COOH). Этот продукт переработки может использоваться в большом количестве полезных химических реакций.
В ходе лабораторных экспериментов ученые доказали, что катализатор остается стабильным при силах тока, типичных для промышленных электролитических систем.

В планах исследователей — разработка аналогичных катализаторов, которые можно использовать для реакции восстановления азота и кислорода. «В атмосфере содержится большое количество азота. Он находится в стабильной форме и практически не вступает в реакции. Если нам удастся разорвать связь, мы получим более активную форму этого газа, способную участвовать в различных химических реакциях. В перспективе такие соединения азота можно будет использовать, например, для производства удобрений», — комментирует Рауль Родригес.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Томский политехнический университет — старейший технический вуз в азиатской части России и один из лучших инженерных университетов страны. Входит в топ-10 национальных, топ-100 международных предметных рейтингов и участвует в программе «Приоритет 2030». ТПУ — признанный научный и образовательный центр мирового уровня в области атомной и водородной энергетики, добычи и транспорта нефти и газа, IT, неразрушающего контроля, энергетики и электротехники, электроники, нанотехнологий, биотехнологий. В нашей колонке рассказываем о последних результатах работы ученых Томского политеха. О самом главном — просто и интересно.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 13:46
ПНИПУ

Согласно планам России по развитию авиастроения, к 2030 году будет произведено свыше тысячи отечественных самолетов. Перед промышленными предприятиями сейчас стоит масштабная задача — ускорить цикл проектирования, производства и сервиса авиационных двигателей. Во время их сборки могут возникать дефекты, которые тормозят процесс и снижают показатели эффективности. Один из наиболее распространенных дефектов — дисбаланс ротора, основной части турбины двигателя. Он приводит к повышению нагрузки, меняет режим работы и ускоряет разрушение двигателя. Ученые ПНИПУ предложили минимизировать начальный дисбаланс ротора с помощью выбранного метода сборки, а остаточный дисбаланс — балансировкой.

Позавчера, 19:10
Дарья Губина

В 2022 году зонд DART столкнулся с Диморфом, спутником астероида Дидим. Ученые хотели проверить, можно ли сбить с траектории небольшое, но потенциально опасное для нашей жизни космическое тело. Оказалось, DART не только изменил орбиту маленького объекта, но и полностью его «переворошил».

Вчера, 15:20
Полина

Дети, которые родились в одноязычных и многоязычных семьях, по-разному воспринимают речь. Это подтвердила спектроскопия.

Позавчера, 19:10
Дарья Губина

В 2022 году зонд DART столкнулся с Диморфом, спутником астероида Дидим. Ученые хотели проверить, можно ли сбить с траектории небольшое, но потенциально опасное для нашей жизни космическое тело. Оказалось, DART не только изменил орбиту маленького объекта, но и полностью его «переворошил».

Позавчера, 15:00
Юлия Трепалина

Немецкие ученые рассказали о преимуществах новой технологии промышленного производства яблочного сока — с помощью метода спирального пресса с фильтрацией (spiral filter press). Исследователи установили, что он позволяет в четыре раза увеличить содержание в соке полезных для здоровья веществ по сравнению с более традиционным способом отжима.

25 февраля
Руслан Руслан

Компания Neuralink, при помощи которой предприниматель Илон Маск надеется совершить революцию в интерфейсах «мозг-компьютер» (BCI), впервые имплантировала человеку устройство «чтения мыслей». Об этом Маск сообщил в твите, опубликованном 29 января. Однако, некоторые обеспокоены отсутствием прозрачности вокруг имплантата, который должен дать возможность управлять устройствами посредством мысли. Реакции ученых и экспертов на это событие обобщает медиа-редакция Nature, а Naked Science приводит перевод этой статьи.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

22 февраля
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: