Een snelle, groene en eenstapsmethode voor het produceren van poreuze koolstofbollen, die een essentieel onderdeel zijn van de technologie voor het afvangen van koolstof en voor nieuwe manieren om hernieuwbare energie op te slaan, is ontwikkeld door onderzoekers van de Swansea University.

De methode produceert bollen die een goede capaciteit hebben voor het afvangen van koolstof, en het werkt effectief op grote schaal.

Koolstofbolletjes variëren in grootte van nanometers tot micrometers. In het afgelopen decennium zijn ze een belangrijke rol gaan spelen op gebieden als energieopslag en -conversie, katalyse, gasadsorptie en opslag, afgifte van medicijnen en enzymen, en waterbehandeling.

Ze vormen ook het hart van de technologie voor het afvangen van koolstof, die koolstof opsluit in plaats van het in de atmosfeer uit te stoten, en helpt zo de klimaatverandering aan te pakken.

Het probleem is dat bestaande methoden voor het maken van koolstofbollen nadelen hebben. Ze kunnen duur of onpraktisch zijn, of ze produceren bollen die slecht presteren bij het vastleggen van koolstof. Sommigen gebruiken biomassa, ze milieuvriendelijker te maken, maar ze hebben een chemische stof nodig om ze te activeren.

Dit is waar het werk van het Swansea-team, gevestigd in het Energy Safety Research Institute van de universiteit, betekent een grote vooruitgang. Het wijst de weg naar een betere, schonere en groenere manier om koolstofbollen te produceren.

Het team paste een bestaande methode aan die bekend staat als CVD-chemische dampafzetting. Hierbij wordt warmte gebruikt om een ​​coating op een materiaal aan te brengen. Gebruik pyromellietzuur als zowel koolstof- als zuurstofbron, ze pasten de CVD-methode toe bij verschillende temperaturen, van 600-900 °C. Vervolgens onderzochten ze hoe efficiënt de bollen CO . opvingen ₂ bij verschillende drukken en temperaturen

Ze vonden dat:

• 800 °C was de optimale temperatuur voor het vormen van koolstofbollen
• De ultramicroporiën in de geproduceerde bollen gaven ze een hoge koolstofopnamecapaciteit bij zowel atmosferische als lagere druk
• Specifiek oppervlak en totaal porievolume werden beïnvloed door de depositietemperatuur, wat leidt tot een merkbare verandering in de totale capaciteit voor het opvangen van kooldioxide
• Bij atmosferische druk de hoogste CO ₂ adsorptie capaciteiten, gemeten in millimol per gram, voor de beste koolstofbollen, waren rond de 4,0 bij 0 °C en 2,9 bij 25 °C.

Deze nieuwe aanpak biedt verschillende voordelen ten opzichte van bestaande methoden voor het produceren van koolstofbollen. Het is alkalivrij en heeft geen katalysator nodig om de bollen te vormen. Het maakt gebruik van een goedkope en veilige grondstof die gemakkelijk op de markt verkrijgbaar is. Er zijn geen oplosmiddelen nodig om het materiaal te zuiveren. Het is ook een snelle en veilige procedure.

Dr. Saeid Khodabakhshi van het Energy Safety Research Institute aan de Universiteit van Swansea, die het onderzoek leidde, zei:

"Koolstofbollen zijn hard op weg om essentiële producten te worden voor een groene en duurzame toekomst. Ons onderzoek toont een groene en duurzame manier aan om ze te maken.

We demonstreerden een veilige, schone en snelle manier om de bollen te produceren. Cruciaal, de microporiën in onze bollen zorgen ervoor dat ze zeer goed presteren bij het vastleggen van koolstof. In tegenstelling tot andere CVD-methoden, onze procedure kan op grote schaal bollen produceren zonder afhankelijk te zijn van gevaarlijke gassen en vloeibare grondstoffen.

Ook worden koolstofbollen onderzocht voor mogelijk gebruik in batterijen en supercondensatoren. Dus op tijd, ze kunnen essentieel worden voor de opslag van hernieuwbare energie, net zoals ze al zijn voor het afvangen van koolstof."