当前位置:主页 > 新闻中心 >

新型膜材料,将水煤气提取一氧化碳的回收率提高到98.8%

发表日期:2022-04-02 17:09文章编辑:国初科技浏览次数: 标签:    

贤集网3月30日讯:精炼金属、制造化肥和为重型车辆提供燃料电池动力都需要纯化氢。但是从其他气体的混合物中纯化或分离氢气可能很困难,需要几个步骤。由宾夕法尼亚州立大学化学工程副教授 Chris Arges 领导的一个研究小组证明,可以使用配备新开发的膜材料的泵简化该过程。

研究人员使用电化学氢泵分离和压缩氢气,从称为合成气的燃料气体混合物的回收率为 85%,从传统的水煤气变换反应器出口流的回收率为 98.8%,这是记录的最高值。该团队在ACS Energy Letters中详细介绍了他们的方法。

42-1.jpg

传统的氢气分离方法采用水煤气变换反应器,这涉及一个额外的步骤。水煤气变换反应器首先将一氧化碳转化为二氧化碳,然后将其送入吸收过程以从中分离出氢气。然后,使用压缩机对纯化的氢气进行加压,以便立即使用或储存。

关键是使用高温、质子选择性聚合物电解质膜或 PEM,它可以快速且经济高效地将氢气与二氧化碳、一氧化碳和其他气体分子分离。配备 PEM 和 Arges 开发的其他新材料的电化学泵比传统方法更有效,因为它同时从气体混合物中分离和压缩氢气。它还可以在 200 到 250 摄氏度的温度下运行,比其他高温 PEM 型电化学泵高 20 到 70 度,这提高了它从不需要的气体中分离氢气的能力。

42-2.jpg

这是一种有效且可能节省成本的提纯氢气的方法,尤其是在一氧化碳含量较高的情况下,从来没有人使用电化学氢泵将氢气提纯到这种程度,其中含有超过 3% 一氧化碳的气体进料,我们通过使用一种相对较新的类别,通过含有高达 40% 一氧化碳的混合物实现了这一目标高温PEM和电极离聚物粘合剂材料。

为了进行分离,Arges 的团队创造了一个电极“三明治”,其中带有相反电荷的电极形成“面包”,而膜是“熟食肉”。电极离聚物粘合剂材料旨在将电极保持在一起,就像面包的面筋一样。

在泵中,带正电的电极或面包片将氢分解成两个质子和两个电子。质子通过膜或熟肉,而电子使用接触带正电电极的导线通过泵从外部传播。然后质子穿过膜到达带负电的电极并与电子重新结合以重新形成氢。

PEM 的工作原理是允许质子通过,但阻止较大的一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氮分子通过。为了使电极在氢泵中有效工作,Arges 和他的团队合成了一种特殊的膦酸离聚物粘合剂,作为粘合剂将电极颗粒保持在一起。

粘合剂对于制造机械坚固的多孔电极是有效的,该电极允许气体传输,因此氢气可以在电催化剂表面发生反应,同时也可以将质子穿梭进出膜。

研究人员计划研究他们的方法和工具将如何帮助纯化储存在现有天然气管道中的氢气。以这种方式分配和储存氢气从未实现过,但却引起了极大的兴趣。他解释说,氢可以帮助通过燃料电池或涡轮发电机发电,以支持基于太阳能或风能的系统以及各种更可持续的应用。

挑战在于氢气必须以低于 5% 的低浓度储存在管道中,因为它会降低管道的性能,但最终用途需要超过 99% 的纯氢气。

 

相关新闻

新型分离技术用于富氧新风空调

在当下,空气质量的好坏与人们的健康和生活品质紧密相连。随着科技的飞速发展,富氧空调...

日期:2025-04-01 浏览次数:120

利用气体分离膜手段高效获取氮气

据搜狐网3月28日讯,在现代工业与科研领域,氮气的重要性不言而喻,从食品保鲜到电子制造...

日期:2025-04-01 浏览次数:2878

气体分离膜用于制药用水除氧的工艺应用

据网易新闻网3月11日讯,制药行业需要将工艺用水中的CO2 控制在很低的水平,以便控制水的导...

日期:2025-03-11 浏览次数:156

气体分离膜用于饮料行业的溶解气体控制方案

据搜狐新闻3月7日讯,对于我们喜爱的饮料,溶解气体对于其迷人的特质、口味和口感来说功不...

日期:2025-03-07 浏览次数:196

国初科技大力推广脱气膜技术在纯水脱除二氧化碳的应用

据搜狐网3月3日讯,在众多工业领域中,纯水的制备是一个至关重要的环节,尤其是在电子、制...

日期:2025-03-03 浏览次数:124

新型膜法加气技术解决半导体纯水防静电难题

据搜狐新闻网2月28日讯,在半导体制造领域,纯水是不可或缺的生命线,其质量直接关系到芯...

日期:2025-02-28 浏览次数:153