Одно из условий успешного применения водорода в качестве топлива – получение чистого водорода. Так, для использования в топливных ячейках водород должен быть предварительно очищен, но существующие методы очистки не отличаются высокой эффективностью.
Водород (белый) свободно проходит через поры новой мембраны, в то время как диоксид углерода связывается со стенками мембраны, что замедляет его прохождения. (Рисунок из Nature Materials, 2009; DOI: 10.1038/nmat2381)
Мерокори Канацидис (Mercouri G. Kanatzidis) из Северо-Западного Университета разработал новый пористый материал, способный весьма эффективно отделять водород от сложной смеси газов. Как заявляет сам исследователь, материал значительно превосходит по селективности существующие системы, позволяющие отделить водород от смеси H2–CO2–CH4.
Существующие методы получения водорода приводят к тому, что получающаяся смесь газов помимо водорода содержит метан или диоксид углерода. Обычно очистка водорода от других компонентов такой смеси основана на разделении молекул по их размерам, что достаточно трудно реализовать на практике.
Канацидис предлагает другое решение. Разработанные им материалы для очистки используют в качестве критерия не размер молекул газа, а их способность взаимодействовать с материалом стен мембраны, зависящую от степени поляризации электронной плотности.
Канацидис отмечает, что при дизайне мембраны нового типа было отдано предпочтение «мягким» атомам. Мягкие атомы, входящие в состав стен, в соответствии с принципом ЖМКО вступают в более прочное межмолекулярное взаимодействие с мягкими компонентами газовой смеси, замедляя их проход через мембрану. Тем временем жесткий водород проходит через мембрану почти беспрепятственно. Дополнительное преимущество нового метода разделения заключается в том, что новая мембрана может работать в температурном интервале 0-25 ºС.
Источники:
1. Nature Materials, 2009; DOI: 10.1038/nmat2381
2. http://chemport.ru