Denumire entitate: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor / Laboratorul de Știința Suprafețelor și Interfețelor
Denumire rezultat cercetare: Adsorbție și desorbție controlată de dioxid de carbon pe titanat de bariu feroelectric
Scurtă descriere: Dioxidul de carbon se adsoarbe pe suprafața titanatului de bariu cu orientare (001), acest proces fiind determinat de polarizarea materialului feroelectric orientată perpendicular pe suprafață. Mecansimul prin care o moleculă inițial nepolară, cum este dioxidul de carbon, se atașează de suprafața materialului feroelectric este legat de polarizabilitatea moleculei în prezența câmpului electric, iar momentul dipolar dezvoltat se aliniază paralel cu acest câmp electric. La încălzirea BaTiO3(001) dincolo de temperatura Curie, moleculele sunt desorbite de pe suprafață. Geometria de adsorbție poziționează carbonul într-o coordinație de tip CO3, legat de un oxigen din stratul BaO de la suprafață. Cantitatea de CO2 adsorbită variază între 0,6 și 1 monostrat (considerat o moleculă pe celula elementară de suprafață), în funcție de temperatura de adsorbție (azot lichid sau temperatura camerei). Substratul nu este afectat de cicli multipli de adsorbție / desorbție. Toate aceste procese au fost evidențiate prin spectroscopie de fotoelectroni ultrarapidă, de înaltă rezoluție, și prin difracție de electroni lenți. Aceste rezultate sugerează posibilitatea folosirii titanatului de bariu pentru procese de captură a carbonului / decarbonificare. Desorbția poate fi indusă nu numai prin încălzire, ci și prin depolarizarea materialului feroelectric folosind un câmp extern.
O estimare folosind ipoteza unor nano-pulberi de titanat de bariu cu dimensiune medie de 20 nm conduce la o posibilitate de adsorbție de CO2 de cca. 8 mg / gram de titanat de bariu. Un bilanț energetic arată că extragerea a cca. 10 miliarde de tone de CO2 pe an ar necesita cca. 1,25 milion de tone de titanat de bariu, cu un preț de cca. 5 miliarde de dolari (incluzînd măcinarea), iar consumul energetic ar fi de cca. 350 TWh pe an, puterea totală necesară fiind de cca. 40 GW, iar prețul maxim 30 miliarde de dolari. În ritmul acesta, se poate ajunge la concentrația de CO2 din perioada pre-industrială în cca. 20 de ani.
Domenii de aplicabilitate: Tehnologii de captură și stocare a carbonului din atmosferă, decarbonificare.
Cuvinte cheie: dioxid de carbon, titanat de bariu, adsorbție, desorbție, feroelectricitate, polarizabilitate, decarbonificare, captura carbonului
PERSOANA DE CONTACT
Nume si prenume Dr. abil. Teodorescu Cristian Mihail, C. S. I
Contact
Persoana de contact din partea echipei MSP: Andrei Groșeanu
Email: [email protected]
Telefon: +40739.918.015