可顯著提升氣體分離效率之新膜材

 

刊登日期:2022/6/13
  • 字級

麻省理工學院(MIT)與史丹佛大學(Stanford University)可高效率地將個別氣體從混合氣體分離出來之高選擇性滲透膜材料。由於採用了新型聚合物「梯形聚合物(Ladder Polymer)」,新材料的氣體選擇性比一般纖維素膜高出3~5倍,滲透率則達100倍,可望有助於大幅減少化學分離製程中的能源消耗與溫室氣體排放。

有別於透過單鏈結合的一般聚合物,史丹佛大學積極推動由「橫桿(Rung-like Bonds)」加強雙鏈結合的梯形聚合物開發,並透過「CANAL(Catalytic Arene-norbornene Annulation」的高效成環環化反應(Arene與norbornene的共聚反應)成功地製作了具有剛性與穩定性之帶狀梯形聚合物。

梯形聚合物可在溶液中合成,並透過工業成型製程製作成薄片,且可透過選擇碳氫化合物原料,賦予其多樣的結構與性能。在此過程中,研究團隊發現了具有1 nm以下微孔的組合,並確認微孔的大小可透過選擇碳氫化合物原料進行調節。

進一步對於膜的化學分離特性予以詳細評估後發現,當從甲烷中分離出H2或CO2時,新材料呈現出比現有纖維素膜高出3~5倍的選擇性與100倍的滲透率。此外,亦確認透過梯形聚合物的結構設計,使其具有同等程度的分子大小,進而提高了O2、N2等原本難以分離之氣體的選擇性。

 


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/220513_separate-gases.html
分享