Долгое время считалось, чтобы мембрана лучше задерживала определенный газ, она должна как можно сильнее с ним связываться, то есть притягивать и удерживать его молекулы. У ученые из Университетов Буффало и Колорадо вышло все в точности наоборот. Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
Ученые создали новую мембрану, которая в 18 раз лучше отделяет водород от CO₂
Ученые по всему миру создают мембраны для разделения газов. Это критически важно для многих отраслей, например, для получения чистого водорода для экологичных топливных элементов или для улавливания углекислого газа из выбросов заводов.
Unsplash
Они создали мембрану из специального материала — сшитых полиаминов. Проще говоря, это очень липкая сетка для CO₂. Ученые ожидали, что именно эта липкость поможет эффективно задерживать углекислый газ. Однако они увидели обратный эффект. Молекулы газа настолько прочно прилипали к материалу, что не могли через него пройти.
Вместо того, чтобы отказаться от неудачного материала, исследователи задались вопросом: если эта мембрана так эффективно тормозит CO₂, то, может быть, она подойдет для совершенно другой задачи?
Тогда ученые обратили внимание на смесь водорода и углекислого газа. Они часто встречаются вместе в промышленных процессах, и их разделение — огромная проблема. Но именно с этим могла помочь новая мембрана, поскольку она сильно задерживала CO₂, то стала идеальным фильтром для водорода, который к ней не прилипал.
Когда же исследователи проверили эффективность мембраны, то увидели селективность 1800. Это показатель того, насколько хорошо оболочка разделяет два газа. В данном случае, водород проходил через мембрану в 1800 раз легче, чем углекислый газ. Прежде лучшие показатели селективности составляли около 100, то есть в 18 раз меньше.
Кроме того, созданная мембрана оказалась прочной и стабильной в сложных условиях. Это значит, что ее можно адаптировать для создания промышленных мембран больших размеров.