添加奈米鑽石大幅提升耐濕性的氫氣分離膜

 

刊登日期:2022/1/26
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京都大學、高輝度光科學研究中心及量子科學技術研究開發機構組成研發團隊開發出一款抑制了初期劣化課題,並達到全球最高水準的氫氣分離膜。氧化石墨烯膜可有效分離氫氣,但對水的親和力高,導致正電荷的膜彼此間會生成靜電排斥,水分進入分離膜最重要的空隙中,膜構造受到破壞而導致性能低下。研發團隊在氧化石墨烯膜添加帶有負電荷的奈米鑽石(Nanodiamond; ND),藉此消除膜上的正電荷,抵銷靜電排斥,防止原料氣體中含有的水分子入侵分離孔內,避免膜受到擴張破壞,進而實現膜構造的安定化。

該材料用於天然氣的水蒸氣改質工程上,同時能分離二氧化碳。經100小時的實證,氫氣的穿透性與篩選性低下狀況分別是5%、10%,遠低於既有材料的55%、70%,可望應用於環保且成本較低的氫氣製程上。研究中使用的奈米鑽石粒徑5 nm,價格低廉,不管是正極還是負極都可以攜帶電荷。分離膜中添加量30%的情況下,篩選性能上與未添加的分離膜同等,但穿透性最高可提升4倍。此外這項技術亦可應用於內含氧化石墨烯的零件,以提升耐濕性。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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