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。