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一种石墨烯包裹的沸石膜,可快速分离氢气

Serena Xu

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近年来,全球变暖的影响越来越严重,迫切需要通过技术进步来减少二氧化碳排放。氢气是一种理想的清洁能源,燃烧时会产生水。因此,为促进氢能的利用,必须开发安全、节能的氢气生产和储存技术。

目前,氢气是由天然气制成的,因此不适合脱碳。使用大量能源来分离氢气,并不能使其成为清洁能源。近日,在一项新研究中,科学家们开发了一种由石墨烯包裹的沸石膜,可用于快速分离氢气。

聚合物分离膜具有扩大分离膜和提高分离系数的巨大优势。但是,通过膜的渗透速度极低。因此,亟需一种新型分离膜技术,其分离速度要比传统分离膜快的多。

在新研究中,科学家制备的的石墨烯包裹分子筛膜的分离系数为245,渗透系数为5.8×10 6 barrer,是传统聚合物分离膜的100倍以上。如果未来增加分离膜的尺寸,很可能会建立一种节能的分离工艺,用于分离二氧化碳、氧气和氢气等重要气体。

石墨烯包裹在 MFI 型沸石晶体周围,具有疏水性。由于排斥相互作用的减少,包装使用胶体科学的原理来保持石墨烯和沸石晶面彼此靠近。

这种分离原理不同于传统的聚合物溶解机理和孔径分离机理。在沸石分离膜中,通过选择沸石或其他晶体的表面结构取决于分离目标。原则上,可以对任何目标气体进行高速分离。因此,如果这种分离膜的制造方法具有可扩展性,那么在工业上就可以广泛运用,从而减少二氧化碳的排放量。

该研究论文题为“Ultrapermeable 2D-channeled graphene-wrapped zeolite molecular sieving membranes for hydrogen separation”,已发表在《科学进展》期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.2c00223

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