Ученые Института металлургии и материаловедения РАН разработали уникальную мембрану. Она эффективно извлекает чистый кислород из атмосферного воздуха, значительно снижая затраты энергии. Описание разработки представлено в научном издании.
Прорывная технология газоразделения
Создан абсолютно новый мембранный материал с исключительной селективностью к кислороду. Ученые подчеркивают его значительный инновационный потенциал для современных технологий разделения газов.
Сильнейшая потребность в чистом кислороде
Области применения чистого кислорода чрезвычайно широки: от медицины с ее кислородными коктейлями и аквалангов для дайверов до ключевых отраслей промышленности, таких как металлургия и электроника. Мировой рынок потребляет около 500 миллионов тонн этого газа ежегодно.
Энергозатратный эталонный метод
Сегодня основная масса кислорода производится методом сжижения воздуха: прокачка через каскад холодильных установок. При этом кислород конденсируется, а азот и газы остаются вверху системы. Хотя результат очень чист (менее 1% примесей), метод крайне энергоемкий.
На пути к энергоэффективности
Мембранные технологии выглядят перспективным решением для экономии энергии. Прорыв ученых воплотился в структуре, получающей чистый кислород без экстремального охлаждения.
Работа уникальной двухслойной системы
Мембрана комбинирует два функциональных слоя:
Твердый селективный барьер: Тонкий керамикоподобный слой из плотного, но пористого вещества на основе меди, ванадия, кислорода пропускает исключительно молекулы O2.
Активный жидкий слой: Полужидкая композиция из аналогичных элементов работает как насос, формируя пузырьки кислорода и способствуя его выходу из структуры.
Устройство успешно разделяет газы при высоких рабочих температурах, до 830 градусов Цельсия.
Готовность к внедрению и перспективы
Разработка уже демонстрирует коммерческую привлекательность для промышленного производства кислорода. Исследователи уверяют, что значительное улучшение КПД возможно путем тонкой настройки структуры первого слоя и оптимизации рабочего температурного диапазона.
