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    氣體分離和儲存技術的突破可能加速向綠色氫氣的轉變,中國化工網,okmart.com
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    氣體分離和儲存技術的突破可能加速向綠色氫氣的轉變
    2022年07月23日    閱讀量:     新聞來源:中國化工網 okmart.com  |  投稿

    2016年,專家們在《自然》雜志上發表文章,列出了我們在處理化學品方面的七項突破,這些突破可能會讓世界變得更好。我們認為我們剛剛從名單上勾選了其中一個。

    在我們發表在《今日材料》上的研究中,我們發現了一種高效且全新的方法,可以安全地分離、凈化、儲存和運輸大量氣體,而不會產生廢物。

    為什么這一突破如此重要?我們相信,它將幫助我們以能源成本的一小部分安全地儲存和運輸大量綠色固體氫,從而有助于克服儲氫的關鍵挑戰。這將使我們能夠加速吸收綠色氫,并使煉油廠使用更少的能源,并使許多其他氣體的加工更容易。

    目前,煉油廠將原油分解成汽油和其他氣體依賴于巨大的能源密集型低溫蒸餾過程。這占世界能源使用量的15%。相比之下,我們估計我們的新方法將減少高達90%的能源消耗。

    這種方法為全世界提供了一種固態儲存氣體的方法,其容量遠高于以往任何材料。可以通過簡單的加熱過程回收吸收的氣體,使氣體和粉末保持不變,以便立即使用或重復使用。

    我們發現了什么?

    這一突破意義重大鈥攁這與公認的氣體分離和儲存智慧大相徑庭鈥攖在我們自己真正相信之前,我們的研究團隊將我們的實驗重復了20到30次。

    那么它是如何工作的呢?我們的新方法使用一種稱為“球磨”的新方法在室溫下將氣體儲存在一種特殊的納米材料中。這種方法依賴于機械力化學反應,這意味著機械被用來產生不尋常的反應。

    該工藝中的特殊成分是氮化硼粉末,它對吸收物質很有用,因為它很小,但有大量的吸收表面積。

    為了實現這一點,將氮化硼粉末放入球磨機中鈥攁 研磨機在腔室中包含不銹鋼小球鈥攁需要分離的氣體。當腔室以越來越高的速度旋轉時,球與粉末和腔室壁的碰撞會觸發一種特殊的機械化學反應,導致氣體被吸收到粉末中。

    更好的是,一種氣體總是被更快地吸收,將其從其他氣體中分離出來,并使其易于從磨機中去除。你可以在幾個階段重復這個過程,一個接一個地分離出你想要的氣體。你可以將氣體儲存在粉末中以便運輸,然后將其分離回氣體中。更好的是,氮化硼粉末可用于執行相同的氣體分離和儲存過程,最多50次。

    該工藝不需要任何苛刻的化學品,也不會產生任何副產品。它不需要像高壓或低溫這樣的能源密集型設置,為開發氫動力汽車等提供了一種更便宜、更安全的方法。

    這種球磨氣體吸收過程大約每秒使用77千焦來存儲和分離1000升氣體。這大約是平均每輛電動汽車行駛320公里所需的能量。與煉油廠使用的低溫蒸餾方法相比,它的能量至少減少了90%。

    這就是為什么我們相信這一突破可能會帶來七種化學分離方法的改進之一,這可能會改變世界鈥攕具體來說,改進烯烴石蠟的分離,這是石化工業的關鍵部分。

    這是迪肯大學前沿材料研究所研究人員在納米材料和機械力化學領域30年工作的成果。

    這將如何幫助我們轉向清潔能源?

    澳大利亞東海岸面臨的天然氣危機引起了人們對這些燃料依賴的關注。作為回應,越來越多的人呼吁加快轉向綠色氫氣等更清潔的氣體燃料。

    問題是存儲。儲存大量的氫氣以供實際使用是非常具有挑戰性的。目前,我們將氫儲存在高壓罐中,或將氣體冷卻為液態。兩者都需要大量的能源,以及危險的過程和化學品。

    在這方面,這種方法可以通過大規模實現安全高效的固態存儲技術,幫助加速氫的吸收。當作為粉末儲存時,氫是極其安全的。要回收氣體,只需在真空中加熱粉末。

    這種新工藝可以實現前所未有的氣體儲存能力,遠遠超過任何已知的多孔材料。例如,我們的新工藝可以存儲比金屬-有機框架(另一種使用多孔材料的方法)實現的最高吸收量高18倍的乙炔。

    之所以具有如此高的儲氣能力,是因為在球磨過程中,氣體分子粘附在粉末上的新方式不會破壞氣體分子。

    然而,為了使這個過程能夠擴展,我們必須完善銑削過程。研磨有一個最佳點,它會產生我們想要的較弱的化學反應鈥攚不會產生破壞氣體分子的更強反應。我們還必須找出如何根據研磨強度和氣體壓力獲得每種材料的最佳存儲率。

    在行業支持下,我們的新工藝可以快速擴展,以提供切實可行的解決方案,確保我們永遠不會面臨另一場天然氣危機鈥攁nd可以加速脫碳。

    本文是根據知識共享許可證從對話中重新發布的。閱讀原文。

    標簽:化工百科化學試劑
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