Ученые из России научились получать особо чистый кислород
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.
"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.
