聚合物的新用途可能产生更便宜的方法从杂质中分离氢

无论是用于化学实验室还是用于先进汽车的燃料箱,氢主要是从天然气和其他化石燃料中产生的。然而,为了分离这些微小的氢分子,工程师必须首先去除杂质,而目前可用的方法可能需要大量的设备或有毒的化学物质。2020欧洲杯下注官网

现在,在2月3日的《科学》(Science)杂志上,工程师们宣布开发出一种更简单欧洲杯线上买球、更安全的材料,这种材料可能有助于,在某些地方可能取代现有的加工方法。这种橡胶、塑料薄膜与生物医学设备中使用的薄膜类似,不仅可以用于分离氢气,还可以用于分离天然气本身。

“我们的团队最初是设计一种膜来净化从煤中产生的氢。国家科学基金会欧洲杯线上买球获奖者本尼·弗里曼德克萨斯大学.他补充说:“我们认为一个很好的改进应该是设计出对杂质比氢更容易渗透的膜。”到目前为止,现有的膜具有相反的特性——氢比杂质更容易渗透。

弗里曼与德克萨斯大学奥斯汀分校和北卡罗来纳州三角研究所的同事合作进行了这项研究

氢通常是通过一种称为蒸汽重整的过程从天然气中产生的,在此过程中,用热蒸汽将甲烷转化为主要由二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)和氢组成的气体混合物。

在一种乍一看似乎违反直觉的现象中,较大的气体分子,如二氧化碳和极性分子,通过新薄膜,而小得多的氢分子留在后面。

这种薄膜之所以能起作用,是因为其结构中的分子具有相对“正”的部分吸引电子,而相对“负”的部分排斥电子。二氧化碳具有这些“极性”特征,所以它被薄膜吸引,溶解在薄膜中,就像盐溶解在一杯水中一样。

研究人员发现,随着越来越多的极性分子在橡胶聚合物中扎根,这些分子通过薄膜扩散的速度增加。即使当膜被杂质饱和时,极性特性继续以比氢更快的速度将不需要的分子输送到膜上,将大多数氢分子保留在上游一侧。

与其他方法不同的是,新的“反向选择”过程可以在接近进入气体的压力下捕获氢气。这是膜的主要优势,因为高压对气体的输送和许多应用都很重要,但也增加了巨大的成本。

Freeman说:“对于任何这些过程来说,你能做的最好的加压就是在进料压力或接近进料压力下制造氢气。”他补充说,传统的薄膜可以让氢气通过,同时阻止其他气体通过,这将降低氢气的压力。

虽然其他提取氢的方法仍有优势,但研究人员认为,未来的方法有很大的潜力,将混合过程纳入到现有系统的新膜。

http://www.nsf.gov/

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