特制薄膜捕捉废气收集氢气 煤清洁技术取得新突破

近日，美国德克萨斯大学达拉斯分校（UTD）化学家约翰·菲拉里斯、肯尼斯·巴尔库斯以及因加·马塞尔曼发明了一种薄膜，利用它可将氢气与火电厂排放的其他废气分离开来，重新加以利用。美国能源部化石能源办公室在过去3年内共计拨款1000万美元，帮助该校研究人员研制从火电厂废气中过滤氢气，同时捕捉二氧化碳等温室气体的薄膜。

　　据悉，上述3名UTD专家在金属有机物结构的基础上发明了一种混合基膜（又称“杂化膜”），它由晶体化合物与经过特殊处理的金属簇组成，金属簇功能与分子筛类似，能通过化学反应转化火电厂的部分废气，用于生产清洁燃料氢。火电厂在生产电力的同时会释放二氧化碳等废气，而特制薄膜则能过滤其中的一些气体，如氢气。

　　现有的分子筛大多使用金属钯分离废气。钯是一种稀有金属，储量少、价格高，同时在提炼钯过程中还会产生大量二氧化碳，环境效益和成本效益都不理想，因此并不是废气分离的最佳选择。基于这些原因，美国能源部让UTD研究小组负责寻找钯的替代物，同时提高废气中氢的分离率，从而扩大美国国内清洁能源的供应量。

　　菲拉里斯说：“我们这个研究小组中有多个领域的专家，是一个很有战斗力的队伍。”菲拉里斯本身是一位有机聚合物方面的专家，巴尔库斯则擅长无机化学，马塞尔曼博士在分析化学领域颇有建树。菲拉里斯认为，拥有这些专业知识背景，可以帮助他们人工制造出全新的过滤膜，并对它们进行测试，了解它们的效率，世界上能做到这一点的工作团队少之又少。眼下，他们已经从聚合物着手，开始制造符合条件的薄膜。

　　从二氧化碳中分离氢气并不容易，但实现煤炭清洁化却必须做到这一点。巴尔库斯表示，他们所开发的混合基膜试图解决其他一些气体过滤膜存在的缺陷，并避免生产金属钯的高昂成本以及环境破坏。

　　在解释气体过滤膜的工作原理时，巴尔克斯说：“举一个浅显易懂的例子，假设前一天晚上，你带了一个充满氮气的气球回家。但第二天早上，却发现它已经变瘪，因为部分氮气通过气球表面的气孔泄露了。我们所研制的薄膜就与气球表面类似，但它们必须要高效、划算、有韧性，同时承受火电厂内的高温、高压。”

　　马塞尔曼说，正在研发的薄膜由聚合物与混合基膜混合而成，而不是几层薄膜组成的夹层结构。混合结构与夹层结构相比优势在于，它们在过滤气体时效率更高，同时更好控制。