Forskning: träkol omvandlas till nanografit i mikrovågsugnen

Använda kopparfolie, glasbehållare och en vanlig hushållsmikrovågsugnUniversity of Wyoming forskare har visat att koldamm pulveriserad kan omvandlas till nanografit av högre värde.

Alla detaljer om upptäckten

Upptäckten är ytterligare ett steg framåt i ett försök att hitta alternativa användningsområden för kol från Wyomings Powder River Basin, i en tid då efterfrågan på kol för att generera elektricitet minskar på grund av oro över klimatförändringarna.

I en artikel publicerad i tidskriften rapporterar UW-forskare att de har skapat en miljö i en mikrovågsugn för att framgångsrikt omvandla rått koldamm till nanografit, som används som smörjmedel och i artiklar som sträcker sig från brandsläckare till litiumjonbatterier.

Denna “enstegsmetod med metallassisterad mikrovågsbehandling” är ett nytt tillvägagångssätt som kan representera en enkel och relativt billig kolkonverteringsteknik.

“Denna metod ger en ny väg att omvandla rikliga kolkällor till högvärdiga material med ekologiska och ekonomiska fördelar”, skrev forskargruppen, ledd av docent TeYu Chien, vid UW:s institution för fysik och astronomi.

Andra involverade i projektet var professor Jinke Tang, vid institutionen för fysik och astronomi; docent Brian Leonard, vid Institutionen för kemi; Professor Maohong Fan, vid institutionen för petroleumteknik och School of Energy Resources; doktorander Rabindra Dulal från Nepal, Joann Hilman från Laramie, Chris Masi från Syracuse, NY, och Teneil Schumacher från Buffalo; och postdoktorala forskarna Gaurab Rimal från Nepal och Bang Xu från Kina.

Medan tidigare forskning har visat att mikrovågor kan användas för att minska innehållet av kolets fuktighet och ta bort den svavel och andra mineraler kräver de flesta av dessa metoder en specifik kemisk förbehandling av kol. I sitt experiment malde UW-forskarna helt enkelt det råa kolet Powder River Basin i pulver.

Det pulvret placerades sedan på kopparfolie och förseglades i glasbehållare med en blandning av argon och vätgas, innan det placerades i en mikrovågsugn. En konventionell mikrovågsugn valdes för bekvämlighets skull och för att den gav de önskade strålningsnivåerna.

“Genom att skära kopparfolien till en gaffelform inducerades gnistorna av mikrovågsstrålning, vilket genererade en extremt hög temperatur på över 1 800 grader Fahrenheit på några sekunder”, säger Masi, huvudförfattare på tidningen. “Det är därför du inte ska sätta en metallgaffel i en mikrovågsugn.”

Gnistorna från mikrovågorna genererade de höga temperaturer som behövdes för att förvandla koldammet till polykristallin grafit, med kopparfolien och vätgasen som också bidrog till processen.

Även om experimentet inkluderade mikrovågslängder från 3 till 45 minuter, visade sig den optimala varaktigheten vara 15 minuter.

Forskarna säger att denna nya kolomvandlingsmetod skulle kunna förfinas och utföras i större skala för att producera både högre kvalitet och högre kvantiteter av nanografitmaterial.

“Ändliga reserver av grafit och miljöhänsyn kring grafitbrytningsförfaranden gör denna metod att omvandla kol till grafit till en utmärkt alternativ källa för grafitproduktion”, skrev forskarna.

Relaterade Artiklar

Back to top button