Новости

16 августа, 2018 19:34

Ученые из России научились получать особо чистый кислород

Источник: РИА Новости
Специалисты Института металлургии и материаловедения РАН создали особую мембрану, которая позволяет извлекать чистый кислород из воздуха с минимальными затратами энергии. Ее описание было представлено в журнале Applied Materials & Interfaces (работа выполнена при поддержке гранта РНФ - прим. ред. сайта rscf.ru).
Источник: Пресс-служба РНФ

"Мы получили новый мембранный материал, обладающий высокой избирательной проницаемостью по кислороду. Он имеет значительный инновационный потенциал для применения в технологии разделения газов", – отмечает Валерий Белоусов, один из создателей мембраны, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.

Чистый кислород сегодня используется не только в баллонах ныряльщиков и в кислородных коктейлях в больницах, но и во всех отраслях промышленности, начиная с черной металлургии и заканчивая электроникой. В целом, каждый год мир производит и тратит примерно 500 миллионов тонн этого газа.

Почти весь этот кислород производится очень простым, но крайне энергозатратным путем. Технологи прокачивают обычный воздух через серию холодильников, в результате чего кислород, содержащийся в нем, сжижается и "падает" на дно установки, а азот и благородные газы – остаются в газообразной форме в ее верхней части.

Подобная методика позволяет производить очень чистый кислород, содержащий в себе менее процента инертных примесей, однако он требует огромных расходов электричества. Ученые давно пытаются найти ему замену, используя вещества, избирательно поглощающие кислород или другие атмосферные газы, а также специальные мембраны, пропускающие атомы только одного типа.

Доктор Белоусов и его коллега Сергей Федоров сделали большой шаг в сторону реализации последней идеи, создав мембрану, которая позволяет получать абсолютно чистый кислород и при этом не требует охлаждения воздуха до сверхнизких температур.

Она состоит из двух слоев, один из которых ученые называют условно твердым, а другой – "жидким". Первый слой, имеющий относительно небольшую толщину, похож по своей структуре на керамику. Он состоит из плотного, но пористого материала, изготовленного из соединения меди, ванадия и кислорода. Его задача – пропускать молекулы кислорода и мешать движению других компонентов воздуха.

Второй слой, особый полужидкий материал из тех же соединений меди и ванадия, играет роль своеобразного "барботера" – он заставляет кислород, "застрявший" в мембране, объединяться в пузырьки и покидать ее с обратной стороны.  На текущий момент, как отмечают ученые, их материал работает как "сепаратор" кислорода при температуре, не превышающей 830 градусов Цельсия.

Как отмечает пресс-служба РНФ, уже сейчас он выгоден с коммерческой точки зрения и может применяться для промышленного производства этого газа, однако его КПД, как отмечают сами ученые, можно значительно улучшить, поменяв структуру первого слоя мембраны и расширив диапазон рабочих температур.

29 января, 2025
Физики доказали эффективность автоматической системы управления плотностью плазмы на российском токамаке
Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали систему упра...
23 января, 2025
Создан сверхстойкий материал для атомной и аэрокосмической отрасли
Ученые Университета МИСИС представили новый керамический материал с высокой прочностью и максим...