Το σπογγώδες υλικό θα επιτρέψει την ασφαλή αποθήκευση και μεταφορά εκρηκτικών αερίων

Χημικοί από το Πανεπιστήμιο του Κιότο, μαζί με άλλους Ιάπωνες και Γάλλους επιστήμονες, έχουν αναπτύξει

Μια δομή μεταλλικού-οργανικού πλαισίου (MOF) με βάση τον ψευδάργυρο που επιτρέπει την ασφαλή αποθήκευση και απελευθέρωση του ακετυλενίου.Το MOF είναι ένα πορώδες υλικό που αποτελείται από μεταλλικά ιόντα που περιβάλλονται από οργανικά μόρια σύνδεσης.Το ακετυλένιο προσροφάται σε πορώδεις περιοχές του MOF, γεγονός που επιτρέπει στα μόρια αερίου να αποθηκεύονται σφιχτά σε χαμηλή πίεση.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δομές με βάσηψευδάργυρο που περιέχει βενζολοδικαρβοξυλικούς και διπυριδινικούς συνδέτες και τους τροποποίησε με αμινο ή νίτρο λειτουργικές ομάδες. Αυτές οι τροποποιήσεις επιτρέπουν τη ρύθμιση της πίεσης που απαιτείται για την πλήρωση του κυλίνδρου και την απελευθέρωση του αερίου κατά τη χρήση.

Εικόνα: Mickaele Bonneau et al., Nature Chemistry

Το ακετυλένιο χρησιμοποιείται σε ένα ευρύ φάσμαβιομηχανικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της συγκόλλησης, της κοπής μετάλλων και της οργανικής χημικής σύνθεσης. Όπως σημειώνουν οι ερευνητές, είναι πολύ εύφλεκτο σε θερμοκρασία δωματίου και αναφλέγεται αυθόρμητα όταν η πίεση ανέβει πάνω από τα 2 bar. Τώρα, προσθέτουν οι ερευνητές, η ακετυλίνη αποθηκεύεται σε κυλίνδρους, διαλύεται σε ακετόνη ή άλλες παρόμοιες ουσίες. Αυτό επιτρέπει στο αέριο να αποθηκεύεται σε υψηλή πίεση, αλλά και να το μολύνει.

Οι χημικοί έχουν ανακαλύψει ότι τα πορώδη MOF τους μπορούναποθηκεύστε μεγάλες ποσότητες καθαρού ακετυλενίου σε πιέσεις κάτω των 2 bar χωρίς διαλύτη. Οι επιστήμονες δοκίμασαν την απελευθέρωση ακετυλενίου σε ατμοσφαιρική πίεση υπό πραγματικές συνθήκες. Η μέγιστη απόδοση επιτεύχθηκε στο υλικό με αμινο-λειτουργικές ομάδες: απελευθέρωσε έως και 77% του αποθηκευμένου αερίου σε ατμοσφαιρική πίεση.

«Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η ασετυλίνη μπορείαποθηκεύστε σε μικρότερα δοχεία σε χαμηλή πίεση και σε μεγαλύτερες ποσότητες, έως και 37 φορές περισσότερο από άλλες λύσεις αποθήκευσης χωρίς διαλύτες», λέει ο Ken-ichi Otake, συν-συγγραφέας της μελέτης.

Οι επιστήμονες σημειώνουν επίσης ότι μπορούν να συντονιστούνευελιξία του υλικού χρησιμοποιώντας λειτουργικές ομάδες για αποθήκευση αερίου σε διάφορες συνθήκες και θερμοκρασίες. Σκοπεύουν να αναπτύξουν παρόμοια MOF για την αποθήκευση άλλων αερίων όπως διοξείδιο του άνθρακα, οξυγόνο και μεθάνιο.

Εικόνα εξωφύλλου: Mindy Takamiya/Kyoto University iCeMS

Διαβάστε περισσότερα:

Το κυνηγούν εδώ και αιώνες: τι γνωρίζουμε για τον πλανήτη Vulcan δίπλα στον Ήλιο

Οι αστρονόμοι βρήκαν έναν πλανήτη κοντά στη Γη: έχει μια πολύ περίεργη τροχιά

Επιστήμονες από την Κίνα απέδειξαν ότι οι σύγχρονες μετατοπίσεις πλακών χρονολογούνται πριν από 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια