Российские учёные в составе международной исследовательской группы разработали новый материал для эффективной адсорбции метана и других газов. Изобретение позволит упростить заправку автомобилей газовым топливом и сделать его использование более безопасным. Об этом сообщила RT пресс-служба НИТУ «МИСиС». Работа была проведена в рамках поддержанного Российским научным фондом проекта. Результаты опубликованы в журнале Chemical Engineering Journal.
В исследовании приняли участие доцент кафедры «Техника и технологии производства нанопродуктов» Тамбовского государственного технического университета Анастасия Меметова и ведущий эксперт кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» Игорь Бурмистров. Свой вклад в исследование также внесли учёные из Индии и Брунея.
Учёные смогли создать новый нанопористый углеродный материал, обладающий повышенной по сравнению с аналогами адсорбционной способностью. Добиться этого удалось благодаря увеличению плотности материала с сохранением большого объёма микропор, которые заполняются метаном. Таким образом, меньшее количество адсорбента способно удерживать в своих микропорах большее количество газа.
Как рассказала в беседе с RT Анастасия Меметова, синтезировать новое вещество удалось путём преобразования смеси полимерных соединений в нанопористый углеродный материал. Затем учёные сформировали из полученного вещества блоки нужного размера и формы.
«Разработанный материал обладает высокой площадью поверхности и объёмом пор, более 80% которых составляют узкие микропоры. Разработанный материал превосходит все известные на сегодня коммерческие адсорбенты по достигнутым значениям общей объёмной ёмкости аккумулирования метана, которая составляет 336 см³/см³ при давлении 100 бар. Для сравнения: стандарт объёмной удельной ёмкости адсорбентов метана, установленный Министерством энергетики США, составляет 236 см³ на см³», — пояснила Меметова.
Изобретение позволит удешевить и упростить использование природного газа в качестве автомобильного топлива. Если в качестве накопителя газа использовать эффективный адсорбент, можно отказаться от использования особо прочных баллонов, в которые сегодня газ накачивается под высоким давлением.
Разработчики отмечают, что новый материал можно использовать для адсорбции не только метана, но и других газов, таких как угарный и углекислый, а также различных оксидов азота.«Расход топлива снизится за счёт того, что машина станет легче, ведь не нужно будет использовать тяжёлые сверхпрочные баллоны. Кроме того, нет высокого давления — значит, больше безопасность», — пояснил в комментарии RT Игорь Бурмистров.
Использование природного газа в качестве автомобильного топлива имеет большие преимущества. Во-первых, при сгорании газа в автомобильные выхлопы попадает суммарно в пять раз меньше вредных веществ, чем при сгорании бензина или дизельного топлива.
При переводе транспорта на метан в два-три раза снижаются выбросы оксида углерода, в два раза — оксида азота. В выхлопах газового транспорта полностью отсутствуют сажа и соединения серы.
Кроме того, природный газ стоит дешевле, чем бензин. Поэтому в ряде стран набирает популярность процедура перевода автомобилей на газовое топливо.
Однако использование метана в качестве автомобильного топлива сопряжено с техническими сложностями. Для этого газ сжимают до пары сотен атмосфер, в таком состоянии он находится в толстостенных баллонах высокого давления. Чтобы сжать газ, требуются существенные объёмы энергии, а кроме того, такие баллоны взрывоопасны.
Проведённый в 2020 году аналитическим центром НАФИ опрос показал, что многие российские автомобилисты не рассматривают переход с бензина на газ именно из соображений безопасности. Такие опасения высказали 36% респондентов от числа тех, кто в принципе знал о такой возможности. Опрос проводился в июле 2020-го, были опрошены 1,5 тыс. автомобилистов старше 18 лет.
