Исследователи из Института пограничных материалов (IFM) при Университете Дикина (Австралия) утверждают, что совершили большой прорыв в области разделения и хранения газа. Их открытие может радикально снизить потребление энергии в нефтехимической промышленности, а также сделать хранение и транспортировку водорода в порошкообразном виде намного проще и безопаснее. Их результаты представлены в журнале "Материалы сегодня", а их метод находится на стадии патентования.

Профессор Чен, заведующий кафедрой нанотехнологий IFM, так излагает историю исследования: "В настоящее время Австралия переживает беспрецедентный газовый кризис и нуждается в срочном решении. Более эффективное использование более чистого газообразного топлива, такого как водород, является альтернативным подходом к сокращению выбросов углерода и замедлению глобального потепления".

В данном исследовании ученые разработали энергоэффективный процесс механохимического разделения, который не создает никаких отходов. Механохимия — это отрасль химии, изучающая химическое поведение материалов под действием механического воздействия, в отличии, например, от тепла или света. Особым компонентом процесса, как называют его авторы, является порошок нитрида бора, который идеально подходит для поглощения веществ. Кроме того, нитрид бора классифицируется как химическое вещество уровня 0, что означает его полную безопасность. В частности, в этом процессе порошок нитрида бора помещается в мельницу — цилиндр - с шарами из нержавеющей стали и газами, которые необходимо разделить. Когда цилиндр вращается со все более высокой скоростью, столкновение шариков с порошком и стенками этой камеры вызывает особую механохимическую реакцию, в результате которой происходит поглощение газов в порошке.

Доктор Матети, второй автор, объясняет: "Порошок нитрида бора можно использовать несколько раз, чтобы снова и снова выполнять один и тот же процесс разделения и хранения газа". Таким образом, этот процесс может быть повторен для разделения газов по одному, поскольку каждый газ поглощается при различной интенсивности измельчения, давлении газа и времени. В ходе последовательных экспериментов авторы смогли выделить комбинацию алкинов, олефинов и парафинов.

Процесс абсорбционного измельчения газа потребляет 76,8 КДж/с для хранения и отделения 1000 л газа. Это почти на 90% меньше, чем энергия, используемая в текущем процессе сепарации в нефтяной промышленности. Доктор Матети говорит: "Мы были так удивлены, увидев, что это произошло, но каждый раз, когда мы получали один и тот же результат, это был «момент озарения»".

После впитывания в порошок газ можно легко и безопасно транспортировать и хранить где угодно - ведь нитрид бора безопасен и доступен в больших количествах. Затем, когда газ понадобится, порошок можно просто нагреть под вакуумом, чтобы выпустить газ в неизменном виде. Кроме того, некоторые газы выделяются из порошков при более высоких температурах, чем другие, что обеспечивает второй способ разделения газов, если они хранятся вместе. Этот прорыв стал кульминацией трех десятилетий работы профессора Чена и его команды. Это может помочь в создании технологий твердотельного хранения ряда газов, включая водород.