غشاهای کامپوزیتی لایه نازک برای جداسازی کربن پس از احتراق: پلیمرها و فراتر از آن

چکیده

افزایش مقدار دی‌اکسید کربن اتمسفر (CO₂ ) به دلیل احتراق سوخت‌های فسیلی به‌عنوان یکی از عوامل اصلی تغییر آب و هوا شناخته شده است. جداسازی CO₂ با استفاده از غشای جداسازی گاز، یک مسیر امیدوار کننده برای متعادل سازی انتشار گازهای گلخانه‌ای فراهم می‌نماید. غشاهای کامپوزیت لایه نازک[2] (TFC) می­توانند مقادیر بالایی از شار گاز را ایجاد کنند و یکی از کارآمدترین گزینه‌های صنعتی برای جداسازی CO₂ می­باشند. در این مطالعه، مروری بر روند علم مواد غشاهای TFC برای جداسازی CO₂ از گاز دودکش ارائه گردیده است. طیف وسیعی از رویکردهای سنتزی و مواد متنوع (پلیمرها، مواد معدنی و کربن) مورد استفاده در مجموعه‌های TFC را بررسی شده است و به طور دقیقی خواص ساختاری و شیمیایی مواد غشایی مورد استفاده در آینده بررسی گردیده که می‌تواند به مقابله با چالش‌های جداسازی CO₂ صنعتی کمک کند. مقایسه عملکرد جداسازی CO₂ / N₂ و محدودیت‌های فنی فعلی جدیدترین غشاهای TFC نیز ارائه شده است. با به اشتراک گذاشتن چالش‌ها و فرصت‌های برجسته برای جهت­گیری‌های تحقیقاتی آینده در این زمینه بحث گردیده است.

نتیجه گیری

در این مطالعه، تحلیلی جامع از مواد مورد استفاده جهت ساخت غشاهای TFC برای جداسازی CO₂ از گاز دودکش ارائه گردیده است. مواد پلیمری با فرآیندپذیری بالا و قابلیت جداسازی خوب، گسترده‌ترین مواد مورد بررسی هستند و تحقیقات در مورد پلیمرهای بسیار تراوا و با گزینش پذیری زیاد در حال پیشرفت هستند. اگرچه روش­های مختلفی برای بهبود عملکرد جداسازی CO₂ / N₂ غشاهای TFC بر اساس مواد معدنی (مانند زئولیت‌ها و سیلیس‌ها) و مواد کربنی (مانند گرافن، گرافن اکساید و نانولوله­ های کربنی) به کار گرفته شده است، اما شکاف قابل توجهی بین طرح های آزمایشگاهی و کاربردهای عملی باقی مانده است. مسائلی که ارتباط صنعتی آنها را مختل می‌کند شامل عیوب مرزی، فرآیندپذیری مواد مونتاژ شده، پتانسیل تولید در مقیاس انبوه و پایداری طولانی مدت است. یک رویکرد امیدوار کننده برای تقویت عملکرد غشای TFC فعلی در ترکیب ذرات متخلخل عامل دار با پلیمرهای گزینش ­پذیر است، که انتظار می‌رود از طریق آن تراوایی CO₂ و گزینش پذیری CO₂ / N₂ به‌طور همزمان افزایش یابد. پیشرفت‌های آینده در این زمینه مستلزم همکاری نزدیک بین محققان و صنعت، با مزایای بالقوه برای دیگر کاربردهای جداسازی می­باشد.

[1] carbon capture

[2] thin film composite (TFC)

source :Thin film composite membranes for postcombustion carbon capture

ترجمه و ویرایش : ملیحه سبزه کار