Умное покрытие превращает абажуры в очистители воздуха в помещении


Фото из открытых источников
Загрязнение воздуха внутри помещений, возможно, достигло своего апогея. Сегодня ученые сообщат, что они разработали абажуры с каталитическим покрытием, которые превращают загрязнители воздуха в помещении в безвредные соединения. Абажуры работают с галогенными лампами и лампами накаливания, и команда расширяет технологию, чтобы она также была совместима со светодиодами.
 
Абажуры нацелены на летучие органические соединения (ЛОС), на долю которых приходится большинство загрязнителей воздуха в помещении, по словам Хён-иль Кима, доктора философии, главного исследователя проекта. Эти соединения включают ацетальдегид и формальдегид и выделяются красками, чистящими средствами, освежителями воздуха, пластиком, мебелью, кулинарией и другими источниками.
 
«Хотя концентрация летучих органических соединений в доме или офисе низка, люди проводят более 90% своего времени в помещении, поэтому воздействие со временем увеличивается», — говорит Ким.
 
«Обычные методы удаления летучих органических соединений из воздуха в помещении основаны на использовании активированного угля или других типов фильтров, которые необходимо периодически заменять», — говорит Минхён Ли, аспирант лаборатории Кима в Университете Йонсей. Ли представит работу команды на собрании ACS. Были разработаны и другие устройства, расщепляющие ЛОС с помощью термокатализаторов, активируемых высокими температурами, или фотокатализаторов, реагирующих на свет. Но Ким отмечает, что большинству этих устройств требуется отдельный нагреватель или источник ультрафиолетового (УФ) света, который может производить нежелательные побочные продукты. Его команда хотела использовать более простой подход, требующий только источника видимого света, который также выделяет тепло, например, галогенной лампы или лампы накаливания, и абажура, покрытого термокатализатором.
 
По словам Ли, галогенные лампы преобразуют всего 10% энергии, которую они потребляют, в свет, а остальные 90% преобразуются в тепло. Лампы накаливания еще хуже, они излучают 5% света и 95% тепла. «Это тепло обычно тратится впустую, — говорит Ким, — но мы решили использовать его для активации термокатализатора для разложения летучих органических соединений».
 
Ученые сообщили, что ранее им уже удалось синтезировать термокатализаторы из диоксида титана и небольшого количества платины. Исследователи покрыли внутреннюю часть алюминиевого абажура катализатором и поместили абажур над 100-ваттной галогенной лампой в испытательную камеру, содержащую воздух и газообразный ацетальдегид. Включение лампы нагрело абажур до температуры примерно 250 градусов по Фаренгейту — достаточно тепла, чтобы активировать катализаторы и разложить ацетальдегид. Во время этого процесса окисления ЛОС сначала превращались в уксусную кислоту, затем в муравьиную кислоту и, наконец, в углекислый газ и воду. Обе кислоты мягкие, а количество выделяемого углекислого газа безвредно, отмечает Ким.
 
«Это была первая демонстрация использования отработанного тепла ламповых источников», — говорит Ким. Большинство предыдущих исследовательских проектов и даже пара ламп на рынке вместо этого полагались на фотокатализаторы, активируемые светом, для уничтожения загрязнения воздуха в помещении.
 
В своей последней работе группа Кима обращается к менее дорогим заменителям платины. Команда уже показала, что эти новые катализаторы на основе железа или меди могут расщеплять летучие органические соединения. Кроме того, медь является дезинфицирующим средством, поэтому Ким предполагает, что медный катализатор может убивать находящиеся в воздухе микроорганизмы.
 
В настоящее время ученые ищут способы распространить концепцию абажуров, уничтожающих загрязнение окружающей среды, на светодиоды, быстрорастущий сегмент рынка освещения. Однако, в отличие от галогенных ламп и ламп накаливания, светодиоды выделяют слишком мало тепла, чтобы активировать термокатализаторы. Поэтому команда Кима разрабатывает фотокатализаторы, которые стимулируются светом ближнего ультрафиолета, излучаемым светодиодами, а также другие катализаторы, преобразующие часть видимого света светодиодов в тепло. «Наша конечная цель — разработать гибридный катализатор, который может использовать весь спектр источников света, включая ультрафиолетовый и видимый свет, а также отработанное тепло», — говорит Ким.