精炼金属,制造化肥和燃料电池供电重型车辆都需要纯化氢的过程。但净化,或分离,氢的混合其他气体可以是困难的,有几个步骤。
克里斯·阿尔该领导的研究小组宾夕法尼亚州立大学化学工程的副教授,证明过程可以简化使用泵配备新开发的膜材料。欧洲杯足球竞彩
研究人员使用一个电化学氢泵分离和压缩氢气回收率从85%燃料气体混合物称为合成气和98.8%回收率从传统水煤气转移反应堆出口流——记录的最高价值。团队详细的他们的方法ACS能源信件。
传统方法对氢分离采用水煤气转移反应堆,其中包括一个额外的步骤,根据参数。水煤气转移反应堆首次将一氧化碳转化为二氧化碳,然后通过一个吸收的过程分离氢。然后,纯化氢气加压使用压缩机立即使用或储存。
参数表示,关键是使用高温,proton-selective聚合物电解质膜,或到聚合物,分离氢和二氧化碳和一氧化碳和其它气体分子快速高效地。电化学泵,配备了PEM和其他新材料参数发展,比传统的方法更有效,因为它同时分离和压缩氢气的气体混合物。欧洲杯足球竞彩它还可以在200 - 250摄氏度的高温- 20到70度高于其他high-temperature-PEM-type电化学泵- - - - - -;使其有能力单独从多余的气体氢。
“这是一个有效的和潜在的成本节约净化氢的方法,特别是当有大量的一氧化碳含量,”参数表示。“从来没有人纯化氢在这个程度上,包含超过3%的一氧化碳气体进口,使用一个电化学氢泵,我们取得了高达40%的混合物,由一氧化碳通过使用一种相对较新的一类高温PEM和电极离子交联聚合物粘结剂材料。”欧洲杯足球竞彩
进行分离,arg的团队创造了一个“三明治”,电极与电极反对指控构成了膜是“面包”和“熟食肉。”The electrode ionomer binder materials are designed to keep the electrodes together, like the gluten of the bread.
在泵、带正电的电极或面包片,将氢分解成两个质子和两个电子。质子通过膜,或熟食肉类,而电子旅游外部通过泵使用电线,触动带正电的电极。质子然后穿过膜带负电荷的电极和重组电子生成氢气。
PEM是通过允许通过质子,但防止更大的分子的一氧化碳,二氧化碳,甲烷和氮从穿过,根据参数。的电极有效氢泵、参数和他的团队一个特殊的膦酸合成作用的离子交联聚合物粘结剂作为一种保持电极的粘合剂粘合在一起。欧洲杯猜球平台
“做机械的粘结剂是有效的健壮的、多孔电极,允许气体运输氢反应electrocatalyst表面同时穿梭质子膜的,”参数表示。
研究人员计划调查他们的方法和工具如何帮助净化氢当存储在现有的天然气管道。分发和储存氢以这种方式从来没有完成,但是有极大的兴趣,根据参数。他解释说,氢可以帮助生成电力通过燃料电池或太阳能或风能涡轮发电机支持能源系统和各种更可持续的应用程序。
“挑战是氢存储在低浓度的管道——不到5%——因为它可以降低管道,但最终用途应用程序需要超过99%纯氢,”参数表示。
arg提起两个美国专利申请组件用于这项研究虽然他是路易斯安那州立大学教师。一个是高温到聚合物上,另一种是使用高温到聚合物的电化学氢泵和膦酸离子交联聚合物电极粘结剂。技术创业公司许可他目前他和他的妻子共同创立,Hiral参数,称为离子交联聚合物解决方案有限责任公司。
Deepra Bhattacharya宾夕法尼亚州立大学化学工程博士生,合著。其他贡献者包括Gokul Venugopalan,博士后研究人员在化学和纳米科学研究中心国家可再生能源实验室的科罗拉多州和前博士生参数;欧洲杯线上买球埃文·安德鲁斯,Luis Briceno-Mena穆Romagnoli和约翰片状、化工路易斯安那州立大学的研究人员。
美国能源部的能源效率和可再生能源办公室资助这项工作。
来源:https://www.psu.edu/