Создана новая гибридная мембрана для водородного топлива

Ученые создали новый материал в виде гибридной мембраны, которую можно использовать для выделения и очистки водорода. Водородное топливо может решить проблему ограниченности природных ресурсов. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда. Статья опубликована в журнале Polymers.

Чтобы использовать водородное топливо в больших масштабах, нужно создать эффективные технологии для его получения. 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 том, что мембрана по-разному пропускает отдельные компоненты смеси веществ. Новые мембраны создают на матрице из ароматических полиимидов, которые обладают 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 наноалмазы. Полимер-наноалмазные композиты получали, измельчая порошки полимера и модификатора, смешанные в соответствующих массовых пропорциях, растворяя затем полученную смесь в амидном растворителе. В ходе последнего этапа раствор фильтровали для того, чтобы удалить примеси и отлить гомогенные мембраны.

«Наноалмазы привлекают особое внимание ввиду их химической стабильности и поверхностной активности, что обусловлено наличием на их поверхности различных функциональных групп», — пояснил один из авторов работы, профессор СПбГУ Александр Тойкка.

Сравнив транспортные свойства мембраны, ученые показали, что наибольшей избирательностью для водорода обладает гибридная мембрана, содержащая наноалмазы. Таким образом, ее можно более выгодно использовать для разделения газовой смеси на компоненты, чем мембрану, состоящую только из полимерной матрицы.

«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 один из авторов статьи Александра Пулялина из СПбГУ.

Improved Hydrogen Separation Using Hybrid Membrane Composed of Nanodiamonds and P84 Copolyimide