Спецтемы

Химики разработали новый полимерный нанофильтр для газовых скважин

Полимерный нанофильтр
Автор: Сергей Кузнецов

Производители природного газа хотят извлекать максимальный объем метана из скважины, попутно отсекая столько углекислого газа, насколько это возможно. Для этого можно использовать фильтры, которые улавливают углерод и пропускают метан. Ученые теперь точно знают, как настроить сорбенты для этих нужд.

Небольшие изменения в производстве полимерной основы углеродного сорбента, сделали его отличным материалом для захвата парниковых газов и балансировки улавливания с селективностью по метану, по словам химика Эндрю Баррона из Университета Райс.

«Задача состоит в том, чтобы захватить как можно больше углерода, позволяя метану проходить через типичные устьевые давления», - сказал Баррон.

Ученые определили параметры материалов, которые дают промышленности лучший набор вариантов фильтров на сегодняшний день.

Угольные фильтры неспособны захватить CO2 с площади в 2800 квадратных метров на грамм и объемом пор в 1,35 кубических сантиметров на грамм. Они также не достигают наилучшего компромисса между углеродом и селективностью метана.

Химики сделали свой новый фильтр путем нагревания полимерного прекурсора, а затем обрабатывая его химическими реагентами калия, кислорода и водорода (KOH). Когда полимер запекается с KOH при температуре свыше 500 градусов по Цельсию, он становится высокопористым фильтром, полным наноразмерных каналов, которые могут улавливать углерод.

Отношение KOH к полимеру при обработке оказалось решающим фактором в определении характеристик конечного фильтра. При изготовлении фильтров с отношением 3-к-1, их площадь составляет 2700 квадратных метров на грамм и максимально поглощает углекислый газ при давлениях от 5 до 30 бар.

Фильтры с 2-к-1 имеют меньшую площадь -- 2200 квадратных метров на грамм и меньший объем пор. Это привело к оптимальной комбинации двуокиси углерода и селективности метана.

Размер пор является критическим. Фильтры с максимумом поглощения углерода имеют наибольшую долю пор размером менее 2 нанометра. Большие поры способны обеспечить лучшую селективность метана.

«Представляется, что общий объем пор менее важен, чем относительное количество пор в определенных размерах», - сказал Баррон. «Нашей целью было создать руководство для исследователей и промышленности в разработке более качественных материалов. Это будущее направление наших исследований».

Прокомментировать








Выбор читателей



Это интересно