Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
23 ноября
ТПУ
353

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
8 часов назад
Александр Березин

Глава Daimler Мартин Даум и Билл Гейтс в разное время, но вполне единодушно отмечали, что законы физики делают грузовую фуру — ключевой элемент современных перевозок — несовместимой с чистой электротягой. Многотонная батарея отнимает слишком много пространства и веса у коммерческого груза, поэтому проекты Tesla Semi Дауму и Гейтсу представлялись «непрактичными». А теперь Илон Маск наконец начал поставки этого грузовика — и просачивающиеся данные о его реальной массе показывают, что Гейтс и Даум ошибались. Как Маску удалось то, что все в один голос считали настолько невозможным, что никто даже не попытался составить ему конкуренцию? И почему это изменит мир вокруг нас?

Позавчера, 11:38
Василий Парфенов

На «Заводе 42» компании Northrop Grumman в Палмдейле, штат Калифорния, прошла торжественная церемония выкатки новейшего стратегического бомбардировщика B-21 Raider. Малозаметный самолет должен в ближайшем будущем частично заменить устаревающий парк Rockwell B-1 Lancer и Northrop Grumman B-2 Spirit, и даже взять на себя ряд задач, которые выполняют совсем уж «старички» Boeing B-52 Stratofortress.

Сегодня, 09:22
Василий Парфенов

Аббревиатура ЖКХ хорошо знакома каждому россиянину. За ней скрывается целый спектр привычных образов. При этом цифровизация и применение искусственного интеллекта в этом контексте вспоминаются далеко не первыми. Сфера коммунальных услуг не чужда высоким технологиям, просто они не всегда заметны пользователю. Naked Science рассказывает, как искусственный интеллект, большие данные, нейросети и машинное обучение делают городскую инфраструктуру надежнее и эффективнее.

2 декабря
Алиса Гаджиева

Серию секретных рисунков и надписей, добавленных таинственной женщиной-переписчицей, обнаружили в рукописи возрастом более 1200 лет.

2 декабря
Анна Новиковская

Найти лекарство от старости — заветная мечта человечества, но вполне может оказаться, что для мужчин и для женщин их придется разрабатывать по отдельности. Во всяком случае, один из самых многообещающих антивозрастных препаратов, рапамицин, по-разному воздействовал на самцов и самок дрозофил, продлив жизнь одним и не повлияв на других.

Позавчера, 11:38
Василий Парфенов

На «Заводе 42» компании Northrop Grumman в Палмдейле, штат Калифорния, прошла торжественная церемония выкатки новейшего стратегического бомбардировщика B-21 Raider. Малозаметный самолет должен в ближайшем будущем частично заменить устаревающий парк Rockwell B-1 Lancer и Northrop Grumman B-2 Spirit, и даже взять на себя ряд задач, которые выполняют совсем уж «старички» Boeing B-52 Stratofortress.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: