Производство солнечного водорода посредством фотоэлектрохимической (PEC) реакции расщепления воды является привлекательным «зеленым» методом производства водородного топлива из-за его потенциала для высокой эффективности преобразования, низких рабочих температур и рентабельности. Однако эффективное отделение газообразного водорода от смеси газов (называемой «синтез-газом») в различных условиях окружающей среды оказалось проблемой.
Недавняя статья, опубликованная в журнале Separation and Purification Technology, направлена на решение этой проблемы. В этом исследовании группа исследователей из Технологического института Нагоя, Япония, во главе с профессором Юджи Ивамото, в сотрудничестве с исследователями из Франции, успешно охарактеризовала новую мембрану, которая позволяет высокоселективно отделять газообразный водород, образующийся в результате реакции PEC.
Проф. Ивамото говорит: «Мембранное разделение привлекательно как недорогая технология очистки газообразного водорода. Однако современные технологии сталкиваются с рядом проблем, например, с набуханием, вызванным водой, с полимерными мембранами и более низкой проницаемостью для водорода с металлом, полимером и жидкими мембранами на носителе. "
Исследователи впервые разработали органо-неорганическую гибридную полимерную мембрану, в основном состоящую из полимера под названием «поликарбосилан» (PCS), сформированного на пористой подложке на основе оксида алюминия (Al2O3).
Проф. Ивамото далее поясняет: «Используя высокомолекулярные PCS с температурой плавления выше 200 ° C, мы показали, что супергидрофобная PCS-мембрана может быть нанесена на мезопористый слой ?-Макропористый, модифицированный Al2O3 ?-Трубчатая опора из Al2O3. "
После успешной разработки мембраны PCS исследователи протестировали ее в условиях реакции PEC. Как и предполагалось, мембрана PCS показала высокую гидрофобность.
Более того, в потоке смоделированной очень влажной газовой смеси при 50 ° C мембрана PCS показывала отличную селективность по водороду. Дальнейший анализ показал, что предпочтительное проникновение водорода через мембрану PCS регулируется механизмом «твердофазной диффузии». В целом, независимо от условий окружающей среды, мембрана PCS продемонстрировала эффективное отделение газообразного водорода.
С разработкой и характеристиками этой новой мембраны PCS неизбежно, что ее коммерческое внедрение не только упростит использование водородного топлива для энергетических нужд, но и ограничит использование невозобновляемых ископаемых видов топлива. Проф.
Ивамото заключает: «Благодаря этому технологическому развитию мы ожидаем большого прогресса в экологически безопасном и устойчивом производстве водорода ."
Будем надеяться, что использование мембраны PCS – это шаг к водородному обществу!