Holländska forskare har tänkt ut en ny användning för all koldioxid som strömmar ut från skorstenarna på kraftverk som eldar fossila bränslen: skörda den för ännu mer elektricitet.

De kan, hävdar de, pumpa koldioxiden genom vatten eller andra vätskor och producera ett flöde av elektroner och därför mer elektricitet. Kraftverk släpper ut 12 miljarder ton koldioxid varje år när de eldar kol, olja eller naturgas; hem och kommersiella värmeverk frigör ytterligare 11 miljarder ton.

Detta skulle räcka, menar de, för att skapa 1,750 400 terawattimmar extra el årligen: cirka XNUMX gånger produktionen från Hooverdammen i USA, och allt utan att tillföra en extra flämtning av koldioxid i atmosfären. Så avgaserna från en elproduktionscykel kunde omedelbart användas för att leverera ett annat kraftflöde till nätet.

De gör påståendet i en tidskrift som heter Environmental Science and Technology Letters, som publiceras av American Chemical Society, och påståendet vilar på en 200 år gammal teknik som pionjärer av Sir Humphry Davy och Michael Faraday: elektrolys.

Skörda energi från avfall

Bakom resonemanget ligger ett enkelt påstående, att varje kemisk händelse innebär ett visst utbyte av energi. I en lösning involverar denna energirörelse elektroner och joner som migrerar till katjon- eller anjonelektroder. I en blandning av två olika lösningar har den slutliga blandningen ett energiinnehåll som är lägre än summan av de två ursprungliga lösningarna: eftersom energi inte kan skapas eller förstöras måste det därför finnas en del energi tillgänglig för exploatering.

Bert Hamelers från Wetsus, ett center för vattenexpertis i Nederländerna, och kollegor från Wageningen University rapporterar att de använde porösa elektroder och spolade koldioxid i vattnet för att få sitt strömflöde: gasen reagerade med vattnet för att göra kolsyra, vilket i elektrolyten blev positiva vätejoner och negativa joner av bikarbonatet HCO3. När pH-värdet i lösningen blir högre blir bikarbonatet ett enkelt karbonat och ju högre CO2-trycket är, desto större blir ökningen av joner i lösningen.

I sitt experiment fann de att när de spolade sin vattenhaltiga elektrolyt med luft, och växelvis med CO2, mellan sina porösa elektroder, började en tillgång på elektricitet byggas upp. Eftersom luften som kommer från skorstenarna i kraftverk som eldar fossila bränslen innehåller allt upp till 20 % av CO2, utgör även utsläppen en potential för mer kraft.

De fann att de kunde få ännu mer kraft om de istället för en vattenlösning använde en elektrolyt av monoetanolamin. I experiment gav detta en energitäthet på 4.5 mW per kvadratmeter.

Det ironiska är att denna elektriska energi redan är potentiellt tillgänglig på toppen av kraftverksskorstenen, eftersom en "lösning" av växthusgas i luften vid utsläpp omedelbart blandas med en lösning med olika styrka i luften hela tiden.

Ingen har förstås ett sätt att skörda denna kraft direkt, men ett gammaldags experiment med elektroder i ett laboratorium visar att enorma mängder potentiell kraft går förlorade varje dag, på oväntade sätt.

Grafenbatterier

Det skulle kräva enorma investeringar – och en hel del teknisk uppfinningsrikedom – för att omvandla växthusgasutsläpp till ännu mer elektricitet, men sådan forskning är en påminnelse om att forskare överallt letar efter smarta nya sätt att driva planeten.

Dan Li, en materialingenjör vid Monash University i Australien, rapporterar i tidskriften Science att han och hans team har utvecklat en grafenbaserad superkondensator som är kompakt och kan laddas snabbt, men kan hålla lika länge som en konventionell blysyra batteri.

Det betyder att den kan användas för att lagra förnybar energi, driva bärbar elektronik eller köra elfordon. Grafen är ett nytt undermaterial, en variant av grafit eller kol organiserat i lager bara en atom tjocka. "Det är nästan i stadiet att gå från labbet till kommersiell utveckling", säger Li.

Ström från solljus och vatten

Och i samma tidskrift rapporterar ett team från University of Colorado i Boulder i USA att de har en teknik för att koncentrera solljus och använda det för att dela vatten i dess komponenter av väte och syre: dessa två i kombination ger energin för väte bränsleceller som redan har börjat driva kollektivtrafiken i många städer.

Boulder-tekniken använder en hög rad speglar fokuserade på en enda punkt för att värma upp en metalloxidreaktor till 1,350 XNUMX°C och skapa en kedja av händelser i atomskala som tar tag i syreatomer från ånga och frigör vätemolekylerna.

"Att dela vatten med solljus är den heliga gralen för en hållbar väteekonomi", säger Alan Weimer, ledare för Boulder-forskningsgruppen. Men kommersiell introduktion kan vara år bort. "Med priset på naturgas så lågt finns det inget incitament att bränna ren energi." – Climate News Network