Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа из Школы инженерии Свонсона Университета Питтсбурга (University of Pittsburgh Swanson School of Engineering) при изучении чистого процесса получения этилена из этана случайно обнаружила недорогой способ производства высококачественного графита. В ходе закачки этана в расплавленный металл при температуре ниже 1000 градусов Цельсия команда наблюдала, что углеродный побочный продукт, поднимающийся на поверхность, имеет «пушистую» структуру. После анализа этот побочный продукт был идентифицирован как высококачественный графит.
Графит является ключевым компонентом литий-ионных аккумуляторов и широко используется в электромобилях, электронике и системах хранения «зеленой» энергии. В настоящее время основной производственный процесс графита требует нагрева сырья до 3000 градусов Цельсия, что крайне неэффективно с точки зрения энергопотребления, при этом около 95% мировых поставок приходится на Китай. Эта новая технология была случайно обнаружена Эйме Лораном Твизеримана (Aime Laurent Twizerimana), тогда аспирантом, в лаборатории профессора Гётца Везера (Götz Veser). Команда подала предварительную заявку на патент и основала стартап Graphonos Materials (ранее Grapheon).
Профессор химической и нефтяной инженерии Школы Свонсона Везер отметил, что это исследование направлено на поиск путей, связывающих переработку ископаемого топлива с более устойчивым будущим. В состав ключевых участников команды входят Везер, Твизеримана, доцент Мохаммад Маснади (Mohammad Masnadi) и аспирант Надер Сотари (Nader Sawtarie). Они сосредоточились на новом методе крекинга этана. Этан является основным компонентом природного газа в западной Пенсильвании; его крекинг для получения этилена требует большого количества тепловой энергии и приводит к образованию твердого углеродного побочного продукта. Традиционный процесс использует впрыск пара для предотвращения засорения реактора, но этот метод энергоемок, сопровождается интенсивными выбросами и требует периодических остановок для удаления углеродных отложений.
Исследователи обратились к методу катализа с использованием расплавленного металла. Хотя эта технология существует почти столетие, она не получила широкого распространения. Маснади объяснил, что чрезвычайно высокая плотность расплавленного металла позволяет углероду всплывать на поверхность, что облегчает его отделение. В ходе докторского исследования Твизеримана обнаружил, что при использовании некоторых металлов образующаяся углеродная структура становится более пушистой. После анализа, проведенного Сотари, этот побочный продукт был признан высокоценным графитом.
В настоящее время большая часть аккумуляторного графита производится в Китае с помощью периодического процесса, занимающего около трех недель, при котором игольчатый кокс нагревается до 3000 градусов Цельсия. Разработанный командой Университета Питтсбурга процесс позволяет производить аккумуляторный графит при температуре ниже 1000 градусов Цельсия, одновременно получая водород в качестве ценного побочного продукта. Технология была подтверждена в лабораторных условиях и привлекла внимание венчурных инвесторов. Недавно команда выиграла премию Aramco Innovator Prize в размере 20 000 долларов на конкурсе бизнес-планов Райса (Rice Business Plan Competition) и получила грант в размере 25 000 долларов на конкурсе Big Idea Competition Университета Питтсбурга.
Генеральный директор Graphonos Materials Твизеримана отметил, что на рынке существует высокий спрос на недорогой и устойчивый графит. Команда собирает средства для разработки первой полноценной настольной системы, нацеленной на производство нескольких килограммов графита в день. Везер подчеркнул, что в случае успеха проекта станет возможным перерабатывать этан из западной Пенсильвании на месте в два продукта, имеющих решающее значение для перехода к чистой энергетике.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
