Химики разработали новый полимерный нанофильтр для газовых скважин
Москва, 17:43, 26 Мар 2017, редакция FTimes.ru, 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».
