Abfall CO2 könnte Quelle der Macht sein

Abfall CO2 könnte Quelle der Macht sein

Niederländische Wissenschaftler haben sich eine neue Verwendung für das gesamte Kohlendioxid ausgedacht, das aus den Schornsteinen fossiler Brennstoffe ausströmt: Ernten Sie es für noch mehr Strom.

Sie könnten, so argumentieren sie, das Kohlendioxid durch Wasser oder andere Flüssigkeiten pumpen und einen Strom von Elektronen und damit mehr Elektrizität erzeugen. Kraftwerke geben jedes Jahr 12 Milliarden Tonnen Kohlendioxid frei, wenn sie Kohle, Öl oder Erdgas verbrennen; Haus- und Gewerbeheizwerke geben weitere 11 Milliarden Tonnen frei.

Dies würde ausreichen, um 1,750 Terawattstunden an zusätzlicher Elektrizität pro Jahr zu schaffen: etwa 400 mal die Leistung des Hoover-Staudamms in den USA, und alles ohne zusätzlichen Kohlendioxidstoß in die Atmosphäre. Die Abgase aus einem Zyklus der Stromerzeugung könnten sofort genutzt werden, um einen weiteren Stromfluss ins Netz zu liefern.

Sie machen das in einer Zeitschrift mit dem Titel Environmental Science and Technology Letters, die von der American Chemical Society veröffentlicht wird, und der Anspruch beruht auf einer 200-alten Technik, die von Sir Humphry Davy und Michael Faraday erfunden wurde: Elektrolyse.

Energie aus Abfall gewinnen

Hinter der Argumentation steht ein einfacher Satz, dass jedes chemische Ereignis einen gewissen Energieaustausch beinhaltet. In einer Lösung beinhaltet diese Energiebewegung Elektronen und Ionen, die zu Kationen- oder Anionenelektroden wandern. In einer Mischung aus zwei verschiedenen Lösungen hat die endgültige Mischung einen Energiegehalt, der niedriger ist als die Summe der beiden ursprünglichen Lösungen: Da Energie nicht erzeugt oder zerstört werden kann, muss daher etwas Energie zur Verfügung stehen.

Bert Hamelers von Wetsus, einem Zentrum für Wasserqualität in den Niederlanden, und Kollegen von der Universität Wageningen berichten, dass sie poröse Elektroden und gespültes Kohlendioxid in Wasser verwendeten, um ihren Stromfluss zu erhalten: Das Gas reagierte mit dem Wasser zu Kohlensäure, die im Elektrolyten wurden positive Wasserstoffionen und negative Ionen des Bikarbonats HCO3. Wenn der pH-Wert der Lösung höher wird, wird das Bicarbonat zu einem einfachen Carbonat und je höher der CO2-Druck ist, desto größer ist der Anstieg der Ionen in der Lösung.

In ihrem Experiment fanden sie heraus, dass, während sie ihren wässrigen Elektrolyten mit Luft und abwechselnd mit CO2 zwischen ihren porösen Elektroden spülten, ein Vorrat an Elektrizität aufgebaut wurde. Da die Luft, die aus den Schornsteinen fossil befeuerter Kraftwerke stammt, bis zu 20% CO2 enthält, bieten selbst die Emissionen ein Potenzial für mehr Leistung.


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Sie fanden heraus, dass sie noch mehr Leistung bekommen könnten, wenn sie statt einer wässrigen Lösung einen Elektrolyten aus Monoethanolamin verwendeten. In Experimenten lieferte dies eine Energiedichte von 4.5 mW pro Quadratmeter.

Die Ironie ist, dass diese elektrische Energie bereits potenziell oben auf dem Schornstein des Kraftwerks verfügbar ist, da sich eine "Lösung" von Treibhausgas in Luft sofort mit einer Lösung unterschiedlicher Stärke in der Luft vermischt.

Natürlich hat niemand eine Möglichkeit, diese Energie direkt zu nutzen, aber ein altmodisches Experiment mit Elektroden in einem Labor zeigt, dass riesige Mengen potentieller Energie jeden Tag auf unerwartete Weise verloren gehen.

Graphen-Batterien

Es würde riesige Investitionen erfordern - und eine große Menge an Ingenieurseinfallsreichtum -, Treibhausemissionen in noch mehr Elektrizität umzuwandeln, aber diese Forschung erinnert daran, dass Wissenschaftler überall auf der Suche nach cleveren neuen Möglichkeiten sind, den Planeten zu versorgen.

Dan Li, ein Materialingenieur an der Monash University in Australien, berichtet in der Fachzeitschrift Science, dass er und sein Team einen Graphen-basierten Superkondensator entwickelt haben, der kompakt ist und schnell wieder aufgeladen werden kann, aber so lange wie eine herkömmliche Bleisäure halten kann Batterie.

Das heißt, es könnte zur Speicherung erneuerbarer Energien, zur Stromversorgung tragbarer Elektronik oder zum Fahren von Elektrofahrzeugen verwendet werden. Graphen ist ein neues Wundermaterial, eine Variante von Graphit oder Kohlenstoff, die in Schichten von nur einem Atom organisiert ist. "Es ist fast in der Phase des Übergangs vom Labor zur kommerziellen Entwicklung", sagt Li.

Macht von Sonnenlicht und Wasser

Und in derselben Zeitschrift berichtet ein Team der Universität von Colorado in Boulder, dass es eine Technik gibt, das Sonnenlicht zu konzentrieren und Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten: Diese beiden liefern die Energie für Wasserstoff Brennstoffzellen, die in vielen Städten bereits mit dem Betrieb öffentlicher Verkehrsmittel begonnen haben.

Die Boulder-Technik verwendet eine hoch aufragende Reihe von Spiegeln, die auf einen einzelnen Punkt gerichtet sind, um einen Metalloxidreaktor auf 1,350 ° C zu erhitzen und eine Kette von atomaren Ereignissen aufzubauen, die Sauerstoffatome aus dem Dampf aufnimmt und die Wasserstoffmoleküle freisetzt.

"Wasserspaltung mit Sonnenlicht ist der Heilige Gral einer nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft", sagt Alan Weimer, Leiter der Boulder-Forschungsgruppe. Aber die kommerzielle Einführung könnte Jahre dauern. "Da der Preis für Erdgas so niedrig ist, gibt es keinen Anreiz, saubere Energie zu verbrennen." - Climate News Network

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