Проекты

Металл-полимерные композитные мембраны для выделения водорода из газовых смесей

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 7−9 классов

Направление работы: Химическая технология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1553 имени В.И. Вернадского
Предметы: Физика, Химия
Классы: 9 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Водородная энергетика как альтернатива применению традиционных ископаемых углеводородов активно развивается в последние годы во всём мире. Прогресс в этой области в значительной степени обусловлен созданием эффективных способов выделения водорода из газовых смесей, являющихся первичным продуктом в целом ряде промышленных процессов. Одна из наиболее перспективных технологий газоразделения основана на применении мембран, обеспечивающих высокую и избирательную проницаемость по одному из компонентов газовой смеси.

Цель

Изучение композитных мембранных материалов, состоящих из полимерной матрицы и активного металлического наполнителя, обладающего высоким сродством к водороду.

Задачи

1. Определение водородсорбционных свойств ИМС.

2. Синтез композитов и формование мембраны.

3. Определение структуры и морфологии композитной мембраны.

4. Изучение газотранспортных свойств мембраны.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Волюметрическая установка Сивертса
  • Шаровая планетарная мельница АГО-2
  • Барометрическая установка GRSS
  • Электронный микроскоп Vega3 XM TESCAN

Описание

Этапы исследования:

  • гидрирование ИМС и построение изотерм давление–состав;
  • механоактивационная обработка смесей порошков ИМС и полимера;
  • формование мембран методом горячего прессования;
  • изучение влияния гидрирования на параметры кристаллической структуры ИМС;
  • определение проницаемости мембран по отношению к H2, CH4, CO2 и N2, расчёт селективности.

Методы исследования:

  • волюметрическое определение водородсорбционных свойств ИМС,
  • механоактивационная обработка,
  • синтез мембран методом прессования,
  • определение газотранспортных свойств мембран,
  • рентгенофазовый анализ,
  • электронная микроскопия.

Результаты работы/выводы

В результате работы:

  • исследовано взаимодействие с водородом сплава LaNi5;
  • построены изотермы абсорбции и десорбции водорода при температурах 298, 313, 333 К;
  • синтезированы композитные мембраны на основе полиэтилена и LaNi5.

Исследование проницаемости синтезированных мембран показало, что введение в полимер LaNi5 значительно повышает селективность по отношению к водороду.

Перспективы использования результатов работы

В перспективе – возможность использования в системах выделения водорода из отходящих промышленных газов.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

МГУ имени М. В. Ломоносова, химический факультет, кафедра химической технологии и новых материалов