Afval CO2 kan de bron van kracht zijn

Afval CO2 kan de bron van kracht zijn

Nederlandse wetenschappers hebben een nieuw gebruik bedacht voor alle koolstofdioxide dat uit de schoorstenen van fossiele brandstoffencentrales stroomt: oogst het voor nog meer elektriciteit.

Ze zouden kunnen stellen dat ze de koolstofdioxide door water of andere vloeistoffen pompen en een stroom van elektronen produceren en dus meer elektriciteit. Krachtcentrales geven jaarlijks 12 miljard ton koolstofdioxide vrij omdat ze kolen, olie of aardgas verbranden; huishoudelijke en commerciële verwarmingsinstallaties geven nog eens 11 miljard ton vrij.

Dit zou voldoende zijn, zo stellen ze, om jaarlijks 1,750 terawatt-uren extra elektriciteit te creëren: ongeveer 400 maal de output van de Hoover-dam in de VS, en allemaal zonder een extra snuif koolstofdioxide in de atmosfeer toe te voegen. Dus de uitlaat van één cyclus van elektriciteitsproductie kan onmiddellijk worden gebruikt om een ​​nieuwe stroom aan het net te leveren.

Ze maken de claim in een tijdschrift genaamd Environmental Science and Technology Letters, dat wordt gepubliceerd door de American Chemical Society, en de claim berust op een 200-jarige techniek ontwikkeld door Sir Humphry Davy en Michael Faraday: elektrolyse.

Energie uit afval oogsten

Achter de redenering gaat een eenvoudige stelling, dat elke chemische gebeurtenis enige uitwisseling van energie inhoudt. In een oplossing omvat deze beweging van energie elektronen en ionen die migreren naar kation- of anionelektroden. In een mix van twee verschillende oplossingen heeft het uiteindelijke mengsel een lagere energie-inhoud dan de som van de twee oorspronkelijke oplossingen: aangezien energie niet kan worden gemaakt of vernietigd, moet er dus enige energie beschikbaar zijn voor exploitatie.

Bert Hamelers van Wetsus, een centrum voor waterexcellence in Nederland, en collega's van Wageningen University melden dat ze poreuze elektroden en gespoeld koolstofdioxide in water hebben gebruikt om hun stroomstroming te krijgen: het gas reageerde met het water om koolzuur te maken, in de elektrolyt werden positieve waterstofionen en negatieve ionen van het bicarbonaat HCO3. Naarmate de pH van de oplossing hoger wordt, wordt het bicarbonaat een eenvoudig carbonaat en hoe hoger de CO2-druk, hoe groter de toename van ionen in de oplossing.

In hun experiment ontdekten ze dat toen ze hun waterige elektrolyt met lucht spoelde, en afwisselend met CO2, tussen hun poreuze elektroden, er een toevoer van elektriciteit begon op te bouwen. Omdat de lucht die afkomstig is van de schoorstenen van energiecentrales die fossiele brandstoffen bevatten, tot 20% CO2 bevat, vertegenwoordigen zelfs de emissies een potentieel voor meer vermogen.

Ze ontdekten dat ze nog meer kracht konden krijgen als ze in plaats van een wateroplossing een elektrolyt van monoethanolamine gebruikten. In experimenten leverde dit een energiedichtheid van 4.5 mW op een vierkante meter.

De ironie is dat deze elektrische energie al beschikbaar is aan de bovenkant van de schoorsteen van de centrale, omdat bij het vrijkomen een "oplossing" van broeikasgas in lucht onmiddellijk met een oplossing met een andere sterkte in de lucht wordt vermengd.

Niemand heeft natuurlijk een manier om deze kracht direct te oogsten, maar een ouderwets experiment met elektroden in een laboratorium laat zien dat enorme hoeveelheden potentieel vermogen elke dag verloren gaan, op onverwachte manieren.

Grafeen-batterijen

Het zou enorme investeringen - en heel wat technische vernuftigheid - kosten om de uitstoot van broeikasgassen in nog meer elektriciteit te veranderen, maar dergelijk onderzoek herinnert ons eraan dat wetenschappers overal op zoek zijn naar slimme nieuwe manieren om de planeet van stroom te voorzien.

Dan Li, een materiaalingenieur aan de Monash University in Australië, meldt in het tijdschrift Science dat hij en zijn team een ​​op grafeen gebaseerde supercapacitator hebben ontwikkeld die compact is en snel kan worden opgeladen, maar net zo lang mee kan gaan als een conventioneel loodzuur accu.

Dat betekent dat het kan worden gebruikt om duurzame energie op te slaan, draagbare elektronica aan te drijven of elektrische voertuigen te besturen. Grafeen is een nieuw wondermateriaal, een variant van grafiet of koolstof, georganiseerd in lagen van slechts één atoom dik. "Het is bijna in de fase van de overgang van het lab naar de commerciële ontwikkeling", zegt Li.

Kracht van zonlicht en water

En in hetzelfde dagboek meldt een team van de Universiteit van Colorado in Boulder in de VS dat ze een techniek hebben om zonlicht te concentreren en het te gebruiken om water te splitsen in de componenten waterstof en zuurstof: deze twee leveren samen de energie voor waterstof brandstofcellen die al in veel steden het openbaar vervoer zijn gaan aandrijven.

De Boulder-techniek maakt gebruik van een torenhoge reeks spiegels die gefocust zijn op een enkel punt om een ​​metaaloxidereactor te verwarmen tot 1,350 ° C en een keten van gebeurtenissen op atomaire schaal op te zetten die zuurstofatomen uit stoom halen, waardoor de waterstofmoleculen vrijkomen.

"Water opsplitsen met zonlicht is de heilige graal van een duurzame waterstofeconomie", zegt Alan Weimer, leider van de onderzoeksgroep in Boulder. Maar commerciële introductie zou jaren weg kunnen zijn. "Met de prijs van aardgas zo laag, is er geen enkele reden om schone energie te verbranden." - Climate News Network

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}