“开采空气的主要优势是我们可以移动大量的空气,”她说。“你必须吸入新鲜空气,让矿工能够呼吸,并降低富含甲烷的气穴引发爆炸的风险。因此,矿井中流动的空气量是巨大的。”她说,甲烷的浓度太低,无法点燃,但它在催化剂的最佳点。
将该技术应用于特定站点应该相对简单。Plata说,该团队在测试中使用的实验室设置“只有几个组件,你放在牛棚中的技术也可能非常简单”。然而,大量的气体并不容易通过粘土,因此下一阶段的研究将集中在如何以多尺度、多层次的配置来构造粘土材料,以帮助空气流动。
斯坦福大学地球系统科学教授罗布·杰克逊(Rob Jackson)没有参与这项工作,他说:“我们需要新的技术来氧化甲烷,其浓度低于火炬和热氧化器中使用的浓度。”。“目前还没有一种经济有效的技术来氧化浓度低于百万分之2,000的甲烷。”
杰克逊补充道:“对于这项工作以及所有类似的工作,还有许多问题需要解决:催化剂在野外条件下会多快结垢?我们能得到更接近环境条件的所需温度吗?当处理大量空气时,这些技术的可扩展性如何?”
这种新系统的一个潜在的主要优势是所涉及的化学过程会释放热量。通过催化氧化甲烷,该过程实际上是一种无焰燃烧。如果甲烷浓度高于0.5%,释放的热量大于启动过程所需的热量,这些热量可以用来发电。
该团队的计算表明,“在煤矿,你可以潜在地产生足够的热量来发电,这是非常了不起的,因为这意味着该设备可以收回成本,”Plata说。“大多数空气捕捉解决方案成本很高,而且永远不会盈利。我们的技术可能有一天会成为反例。”
她说,利用新的拨款,“在接下来的18个月里,我们的目标是证明这一概念可以在野外工作,”那里的条件可能比实验室更具挑战性。最终,他们希望能够制造出与现有空气处理系统兼容的设备,并且可以简单地作为一个额外的部件添加到适当的位置。普拉塔说:“煤矿应用程序意味着三年后你可以交给商业建筑商或用户。”
除了Plata和Brenneis,该团队还包括耶鲁大学博士生和前麻省理工学院博士后史。这项工作得到了格斯特纳慈善机构、先锋慈善信托基金、贝蒂·摩尔发明家研究员计划和麻省理工学院研究支持委员会的支持。