Fuld af varm luft og stolt over det:Forbedring af gaslagring med MOF'er

Af materiens fire tilstande, gasser er de sværeste at finde ud af. Gasmolekyler bevæger sig hurtigt og vildt og kan ikke lide at være begrænset. Når indespærret, varme og tryk opbygges i beholderen, og det tager ikke lang tid, før gassen blæser låget af stedet, bogstaveligt talt. Heldigvis gasser er overfladiske. Giv dem et attraktivt indre overfladeareal, og de vil klemme sig selv på ingen tid. Ingen, det er ikke kærlighed ved første blik, det er adsorption.

"Adsorption er processerne ved gasfastgørelse til overfladen af ​​et andet materiale - beholderens indvendige vægge, for eksempel, "siger Chris Wilmer, adjunkt i Pitt's Department of Chemical and Petroleum Engineering. "Når adsorption sker, gasmolekylerne holder op med at støde ind i hinanden, reducere trykket. Så, ved at øge en containers indre overfladeareal, vi kan lagre mere gas på mindre plads. "

Dr. Wilmer leder Hypothetical Materials Lab, hvor han og hans forskergruppe udvikler nye måder at gemme på, adskille, og transportgasser. De offentliggjorde for nylig deres undersøgelse "Thermal Transport in Interpenetrated Metal-Organic Frameworks" i American Chemistry Society Journal Kemi af materialer . Udgavens omslag havde også et billede designet af Kutay Sezginel, en kemiteknisk kandidatstuderende i Dr. Wilmer's Lab. Det skildrede organiske indrammede metalrammer eller MOF'er.

MOF'er er en lovende klasse af porøse materialer, lavet af metalklynger bundet til organiske molekyler. Opdagede for mindre end to årtier siden, MOF'er hjælper med at tøjle gasser, fordi deres porøse nanostruktur har et ekstremt højt overfladeareal og kan specialdesignes til at være særligt klæbrigt for visse gasmolekyler. MOF'er bruges til en række funktioner, herunder gaslagring, gasseparation, fornemmelse, og katalyse.

I undersøgelsen, forskerne opdagede, at MOF'er kan sprede endnu mere varme fra lukkede gasser, når de væves ind i hinanden eller "indtrænges". Faktisk, parallel, interpenetrerede MOF'er kan afkøle gasser nogenlunde med samme hastighed på to MOF'er individuelt. Med andre ord, gasser har ikke noget imod tæt på, hvis disse kvartaler er MOF'er.

Mere effektiv gaslagring kan føre til nye muligheder inden for bæredygtig energiproduktion og -anvendelse. Olie er fortsat den foretrukne strømkilde til de fleste transportkøretøjer, men naturgas er en billigere, mere rigelig, og et renere alternativ. Komprimerede naturgastanke er for tunge og dyre til at erstatte traditionelle benzintanke, men adsorberede naturgasbeholdere er både lette og billige. En MOF -tank kan lagre samme mængde brændstof som typiske gastanke, men med en fjerdedel af trykket. Det er kun en potentiel applikation.

"Medicinske iltbeholdere, lagring af farlige gasser fra halvlederfremstilling, og teknologier, der sigter mod at fange, adskille, og lagring af kulstof fra luften kan alle drage fordel af MOF'er, "siger Dr. Wilmer." Vi mener, at MOF'er har den samme potentielle indvirkning på det 21. århundrede, som plastik gjorde i det 20. "