Krystal Kasal tərəfindən , Phys.org

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Qaz ayırmaları üçün su membranları. Müəllif: Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-70630-w

Qaz ayırma membranları karbon tutma, bioqazın təkmilləşdirilməsi və hidrogenin təmizlənməsi üçün vacibdir və bunların hamısı karbon qazının azot, metan və hidrogen kimi qazlardan ayrılmasını tələb edir. Lakin, hazırda bu tətbiqlər üçün istifadə olunan membranlar aşağı ötürmə qabiliyyəti və ya yüksək təzyiq və rütubət altında performans, aşağı qaz axını, qeyri-sabitlik və reaksiya sürəti limitləri kimi məhdudiyyətlərdən əziyyət çəkir.

_{Bitkilərin yarpaqlarının CO2 –} ni necə udması bu problemlərin bir çoxuna həll yolu vermiş ola bilər . Nature Communications jurnalında dərc olunmuş yeni bir araşdırmada , bir qrup tədqiqatçı, bir çox digər materiallardan daha yaxşı performans göstərən, eyni zamanda CO2-ni tutmaq və qazları təmizləmək üçün daha ekoloji cəhətdən təmiz, təhlükəsiz və potensial olaraq daha ucuz bir yol təqdim edən, yüksək selektiv və keçirici qaz ayırma təklif edən bitki mənşəli, su əsaslı bir membranı sınaqdan _keçirir .

Seçicilik və davamlılıq arasında güzəşt

_{Amin təmizləmə və kriogen ayrılması kimi texnologiyalar CO2} ayrılması üçün bir çox sənaye tətbiqlərində tipikdir , lakin bu üsullar xeyli miqdarda enerji və təhlükəli kimyəvi maddələrin istifadəsini tələb edir. Membranlar daha yaxşı səmərəlilik təklif edir, lakin yüksək təzyiq və rütubət altında tez-tez aşağı ötürmə qabiliyyətinə malikdir və ya performansını itirir. Xüsusilə, onlar qaz seçiciliyi və keçiriciliyi arasında güzəştdən əziyyət çəkirlər . Beləliklə, membranın yalnız CO2-ni süzmək qabiliyyəti _{yaxşılaşdıqca} , qazın daha az hissəsi keçir. Yüksək təzyiqli və ya rütubətli şəraitdə bu materiallar da plastikləşməyə və fiziki parçalanmaya həssasdır.

Tədqiqat müəllifləri məsaməli materiallar arasında sıxılmış mayedən ibarət olan bəzi maye membranların ümidverici olduğunu bildirirlər. “İstifadə olunan maye, adətən ion mayesi və ya amin, əlverişli fiziki və kimyəvi qarşılıqlı təsirlər vasitəsilə CO2 ilə selektiv şəkildə qarşılıqlı təsir göstərə bilər _{və bu da olduqca yüksək CO2} selektivliyinə imkan verir . Lakin, dəstəklənən maye membranların qaz keçiriciliyi çox vaxt aşağı qaz diffuziyası, nazik maye təbəqələrinin yaradılmasında çətinlik və _CO2 ilə kimyəvi reaksiyalara əsaslanan müəyyən mayelərdə yavaş reaksiya kinetikası ilə məhdudlaşır “, – deyə onlar yazır.

Bitki kimi CO2 _-ni süzmək

Bitkilər, yarpaqlarının hüceyrə divarlarında su ilə doldurulmuş nanokanallarda həll edərək CO2 _-ni udurlar . Bu kanallardakı qaz-maye sərhədləri , güclü kapilyar qüvvələrdən istifadə edərək suyu köklərdən yuxarı çəkmək üçün böyük mənfi təzyiqləri davam etdirərkən, fotosintez üçün _{CO2-ni udur.}

Yeni tədqiqatda iştirak edən komanda bu mexanizmi daha yaxşı bir membran yaratmaq üçün potensial bir çərçivə kimi görürdü. Onlar bu CO2 udma mexanizmində sənaye CO2 membranlarında da lazım olan iki faydalı xüsusiyyəti qeyd edirlər _: suyun fiziki həll yolu ilə yüksək CO2 _həll olması və suyun yüksək səth gərginliyi, yüksək təzyiq fərqləri altında kiçik kapilyarlarda sabit qalmasına imkan verir.

Bitki yarpaqlarında istifadə olunan mexanizmləri təqlid etməklə, tədqiqatçılar hidrofilik nanoməsamələri arasında sabitləşdirilmiş maye sudan yüksək selektiv və keçirici qaz ayırma membranı yarada bildilər. Suda CO2-nin özünəməxsus həllolma qabiliyyətinə əsaslanmaq, _keçiricilik dəyişdirildikdə belə, membranın sabit selektivliyini qorumasına imkan verdi.

Tədqiqat müəllifləri yazırlar ki, “Hidrofil sub-100 nm məsamələri olan membranlar yaratmaqla, 72 bar-dan çox təzyiqdə sabit su təbəqəsinin saxlanıla biləcəyini göstəririk. Maye su membranında selektivlik əsasən həllolma qabiliyyətinə əsaslanır, burada CO2 _suda unikal yüksək həllolma qabiliyyətinə görə _N2 kimi digər qazlardan 40 dəfəyə qədər daha çox keçiricidir .”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Performans və miqyaslanma testi

Komanda müxtəlif təzyiqlər və rütubət səviyyələri altında qaz nəqli qabiliyyətini ölçdü və həmçinin müxtəlif su təbəqəsinin qalınlıqlarını sınaqdan keçirdi. Onlar qaz keçiriciliyinin selektivliyə xələl gətirmədən su təbəqəsinin qalınlığını azaltmaqla artırıla biləcəyini aşkar etdilər. 190 nm qalınlığında su təbəqələrinə malik membranlar CO2:N2 üçün 40, CO2:CH4 üçün 26 və CO2:H2 üçün 31 seçiciliyini qoruyarkən 11.000 qaz keçiriciliyi vahidi (GPU) üzərində qaz keçiriciliyi göstərdi _. Onlar _{həmçinin membranın} quru _və yüksək təzyiq _{şəraitində} belə _bir həftədən çox müddət ərzində sabit qaldığını aşkar etdilər.

Tədqiqat müəllifləri yazır ki, “Əksinə, əvvəllər dəstəklənən maye membranlar adətən onlarla mikron ətrafında daha qalın aktiv təbəqələrdən istifadə edir və bu da onların əldə edilə bilən CO2 keçiriciliyini 1000 GPU-dan aşağı səviyyədə məhdudlaşdırır _{. Əsasən qazda həllolma qabiliyyətindən asılı olan CO2} və N2 _arasındakı selektivlik , qalınlığından asılı olmayaraq bütün membranlar üçün 31 ilə 40 arasında saxlanılır və bu da göstərir ki, selektivliyə xələl gətirmədən qalınlığı azaltmaqla keçiricilik təxminən üç dəfə artırıla bilər”.

Tədqiqatçılar həmçinin hidrofilik poliviniliden floriddən (PVDF) və polietersulfondan (PES) hazırlanmış ticari olaraq mövcud olan geniş sahəli membranlardan istifadə edərək membranların miqyaslanabilirliyini sınaqdan keçirdilər. Membranlar istifadə olunan substratdan asılı olmayaraq 40 ətrafında sabit CO2 :N2 seçiciliyini saxladı, lakin keçiricilik _aşağı idi _.

“Bu işdə istifadə edilən optimallaşdırılmamış mikron qalınlığında kommersiya membranları üçün CO2 _{keçiriciliyi} nisbətən aşağı idi (PVDF üçün 5.1 GPU və PES üçün 6.1 GPU). Bu aşağı keçiriciliyi su təbəqəsinin böyük qalınlığı ilə əlaqələndiririk ki, bu da, ehtimal ki, hidrofilik membranın bütün qalınlığını doldurmuş və qazlar üçün uzun diffuziya yoluna səbəb olmuşdur. Kommersiya membranlarındakı su təbəqəsinin qalınlığı, hazırlanmış membranlar üçün 190 nm ilə müqayisədə təxminən 100 µm idi”, – deyə komanda izah edir.

Ümumilikdə, bu su əsaslı membranların elektrik stansiyalarında və sənaye sahələrində karbonun tutulması, hidrogenin təmizlənməsi, sintez qazının emalı və bioqazdan CO2-nin çıxarılması kimi real tətbiqlər üçün böyük potensialı var _. Bununla belə, miqyaslı modellərdə aşağı keçiriciliyi aradan qaldırmaq üçün hələ də əlavə optimallaşdırmaya ehtiyac var. Komanda həmçinin qeyd edir ki, çox quru və ya çirklənmiş şəraitdə uzunmüddətli sabitlik əlavə tədqiqat tələb edəcək.

Müəllifimiz Krystal Kasal tərəfindən sizin üçün yazılmış, Qeby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .