Очищення водню необхідне перед його застосуванням у різноманітних паливних елементах, проте існуючі методи не зовсім чисті та ефективні.

Вчені Північно-західного університету, США, Меркурі Канатзідіс (Mercouri G. Kanatzidis) і Герасімос Арматас (Gerasimos S. Armatas) розробили клас нових пористих матеріалів, що нагадують за структурою бджолині соти , які є дуже ефективними в очищенні водню від змішаних газів. Матеріал відмінно відокремлює водень від вуглекислого газу та метану.

Матеріали, що пропонують новий, невідомий раніше, спосіб розділення газів, являють собою нову групу халькогенідів, насичених германієм. Вченим вдалося продемонструвати чудові характеристики цих ефективних мембран.

Існуючі методи виробництва водню спочатку отримують суміші водню та вуглекислого газу або водню в сполученні з вуглекислим газом і метаном. Наступний крок полягає в очищенні водню від цих сумішей – розділення молекул газу на основі їхнього розміру, що досить важко виконати на практиці.

Канатзітіс і Арматас пропонують краще рішення. Їхні нові матеріали не покладаються на розмір, вони засновані на поляризації – взаємодії молекул газу зі стінками матеріалу в міру того, як молекули рухаються крізь мембрану. Це основа нового методу розділення.

Випробування однієї форми групи матеріалів –, що складаються з важких елементів германію, свинцю та телуру – показали, що він майже в чотири рази ефективніше у відділенні водню від вуглекислого газу, ніж традиційні методи, у яких застосовуються більш легкі елементи, такі як кремній, кисень і вуглець.

Вчені використали переваги так званих ‘м'яких’ атомів, що формують стінки мембрани. Ці м'які атоми охоче взаємодіють із іншими м'якими молекулами, що проходять повз, сповільнюючи їх під час проходження крізь мембрану. Водень, найменший елемент, є 'твердою’ молекулою. Він прослизає крізь мембрану, у той час як м'які молекули, як вуглекислий газ і метан потребують більше часу.

Канатзітіс та Арматас тестували свою мембрану на складній суміші із чотирьох газів. Першим просочувався водень, потім один по одному монооксид вуглецю, метан і діоксид вуглецю (вуглекислий газ). Водень, як найменша та тверда молекула, найменше взаємодіяв із мембраною, а найбільше взаємодіяла молекула діоксиду вуглецю, як найм'якша із чотирьох.

Ще однією перевагою процесу є 'зручний діапазон температур' - між нулем градусів Цельсія та кімнатною температурою.


За матеріалами: infuture.ru