美化學(xué)家研發(fā)出一種能夠?qū)鋸拿禾恐蟹蛛x出來的濾膜
2014-05-11 19:20:15
admin
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據(jù)人民網(wǎng)環(huán)保頻道2010年3月12日訊 美國德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校（UT Dallas）的三位化學(xué)家花費(fèi)三年時(shí)間，研發(fā)出一種能夠?qū)鋸拿禾恐蟹蛛x出來的濾膜。為此，美國能源部化石能源局（DOE Office of Fossil Energy）獎(jiǎng)勵(lì)這三位科學(xué)家一百萬美元。（1美元約合6.83元人民幣）
三位教授分別時(shí)約翰·法拉利斯（John Ferraris）、肯尼斯·鮑克斯（Kenneth Balkus）和英加·穆瑟曼（Inga Musselman）。他們制造出的混合矩陣濾膜基于金屬－有機(jī)框架物（Metal-Organic Frameworks）的一種晶體狀的混合物，使用了特制的金屬串作為分子過濾器或者濾網(wǎng)。這些過濾器可從煤電廠排放氣體中轉(zhuǎn)化出氫氣，作為清潔能源。
現(xiàn)有的過濾器用鈀元素分離瓦斯。鈀是一種稀有昂貴的金屬，其提煉過程中會(huì)釋放大量二氧化碳。因此，美國能源部委托法拉利斯的團(tuán)隊(duì)尋找替代品，并改善氫的制造過程，從而滿足家庭的清潔能源需要。
“團(tuán)隊(duì)智慧是研究的驅(qū)動(dòng)力所在，” 有機(jī)聚合體化學(xué)家法拉利斯說。“鮑克斯博士是無機(jī)化學(xué)專家，而穆瑟曼博士是資深的分析化學(xué)師。不同的研究背景幫助我們制造和測(cè)試新的濾膜，并分析了它們的效果。”
法拉利斯說，他們的研究始于聚合體分離器。煤炭產(chǎn)能過程中會(huì)排放二氧化碳和其他氣體，經(jīng)過分離可產(chǎn)生氫。法拉利斯說：“從二氧化碳中分離出氫氣十分困難。但是這可以*大程度地清潔煤炭，同時(shí)還能提供氫氣，滿足其他能源需求。”
鮑克斯表示，他們?cè)谘邪l(fā)的新金屬－有機(jī)框架物將克服現(xiàn)有氣體濾膜的缺陷，避免出現(xiàn)收集和制造鈀的過程中的高成本和環(huán)境污染。他說：“想象一個(gè)氦氣球。它開始是膨脹的，但是當(dāng)氦氣從氣球表面的小孔泄漏出去，它會(huì)沉到地上。我們研究的濾膜有相同的功能，但是必須有效、性價(jià)比好、靈活，還要能承受煤電廠極端的溫度和壓強(qiáng)。”
穆瑟曼說，該濾膜是聚合體和金屬－有機(jī)框架物的混合，而不是濾膜簡(jiǎn)單的層層疊加。用混合取代疊層的優(yōu)勢(shì)在于濾網(wǎng)運(yùn)作更高效，而且能更穩(wěn)定地覆蓋整個(gè)表面。穆瑟曼說：“我們想要制造標(biāo)準(zhǔn)化的濾膜。我們正使用一種特制的聲學(xué)混頻器，將材料均一地分布到濾膜上。”
達(dá)拉斯分校稱，這三個(gè)人的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)合作了16年多，研究方向主要是用化學(xué)手段清潔煤炭。去年他們從美國能源部和國家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation）分別獲得了30萬美元的資助。
“風(fēng)能、太陽能和其他可再生能源是未來，”法拉利斯說，“但幾十年后這些能源才能取代煤炭。如果我們的研究成功，現(xiàn)有的煤電廠就能與清潔能源技術(shù)的發(fā)展同步了。”