Цивилизация
Российские ученые из Института химии СПбГУ совместно с коллегой из Чехии создали новый материал в виде гибридной мембраны, которую можно использовать для выделения и очистки водорода. Этот газ служит альтернативным источником энергии, и его использование в качестве топлива может решить проблему ограниченности природных ресурсов. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Статья опубликована в журнале Polymers.
Нефть, каменный уголь, природный газ и ряд других видов топлива представляют собой ресурсы, количество которых ограничено, поэтому ученые разрабатывают альтернативные источники энергии. Использование водорода в качестве топлива не ухудшает состояние окружающей среды, поскольку единственный продукт его сгорания – вода. Однако для широкого использования водорода необходимо создать эффективные технологии его выделения и очистки. Авторы статьи разработали новую мембрану с улучшенными транспортными свойствами, которая позволит более избирательно разделять газовые смеси на практически значимые газы и очищать их.
Технология мембранного газоразделения основана на различной проницаемости мембраны для отдельных компонентов смеси. Матрицей для создания мембран, представленных в статье, служат ароматические полиимиды, обладающие уникальными газоразделительными свойствами. Эти свойства можно улучшить путем создания гибридных мембран, которые состоят из наночастиц, внедренных в полимерную матрицу.
Российские химики создали новую гибридную мембрану, где в качестве наполнителя матрицы использовались специфические углеродные частицы – наноалмазы. Композиты полимер-наноалмазы получали путем первоначального измельчения порошков полимера и модификатора, смешанных в соответствующих массовых пропорциях, растворения полученной смеси в амидном растворителе, фильтрования раствора для удаления примесей с последующей отливкой гомогенных мембран.
Сравнив транспортные свойства мембраны, ученые показали, что наибольшей избирательностью для водорода обладает гибридная мембрана, содержащая наноалмазы.
«В данном исследовании осуществлена успешная попытка создать новый материал в виде гибридной мембраны, которая в дальнейшем может быть применена для высокоэффективной очистки водорода, в том числе при его выделении из природного газа. Таким образом, разработанные материалы решают сразу несколько задач: получение топлива нового поколения энергосберегающим мембранным методом и повышение качества природного газа путем удаления взрывоопасных примесей», – отметила Александра Пулялина, соавтор статьи, доцент кафедры химической термодинамики и кинетики Института химии СПбГУ.
