Materiais Avançados

Químicos descobrem nova forma de purificar o hidrogênio

Químicos descobrem nova forma de purificar o hidrogênio
As moléculas de hidrogênio (brancas) passam rapidamente através dos poros do novo material, enquanto as moléculas de dióxido de carbono (vermelhas e pretas) interagem com as paredes do material.[Imagem: Mercouri Kanatzidis]

Purificação do hidrogênio

Pesquisadores da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos, sintetizaram um novo tipo de material poroso capaz de separar o hidrogênio de misturas gasosas complexas.

O material apresentou a melhor seletividade na separação do hidrogênio do dióxido de carbono e do metano, tornando-o adequado para uso em misturas disponíveis na indústria.

Rumo à economia do hidrogênio, quando se espera que os automóveis poderão rodar queimando este gás e liberando apenas água no escapamento, um dos maiores entraves é exatamente a produção do próprio hidrogênio. Hoje ele é produzido a partir do gás natural, um combustível fóssil como o petróleo, e é de difícil purificação.

Favos de colméia

O novo material, com uma estrutura que lembra os favos de uma colméia, mas com cada "favo" medindo poucos nanômetros de diâmetro, representa a primeira opção disponível de um filtro capaz de separar o hidrogênio de forma direta.

"Um processo mais seletivo significa menos ciclos para produzir o hidrogênio puro, aumentando a eficiência ", disse Kanatzidis. "Nosso material poderá ser utilizado de forma muito eficaz como uma membrana para a separação do gás."

A produção de hidrogênio hoje, primeiro gera hidrogênio combinado com dióxido carbono ou hidrogênio combinado com dióxido de carbono e metano. A tecnologia atualmente usada para a próxima etapa - a remoção do hidrogênio dessas misturas gasosas - separa as moléculas de gás com base em seu tamanho, o que não é uma tarefa tecnologicamente simples.

Separando moléculas por polarização

O novo material não depende do tamanho das moléculas para a separação, baseando-se em sua polarização - a interação das moléculas do gás com as paredes do material à medida que elas se deslocam através da membrana. Esta é a base do novo método de separação.

"Nós estamos tirando proveito daquilo que chamamos de átomos 'suaves', que formam as paredes da membrana", explica Kanatzidis. "Estas paredes de átomos leves tendem a interagir com outras moléculas suaves que entrem em contato com eles, diminuindo sua velocidade conforme passam através da membrana. O hidrogênio, o menor de todos os elementos, é uma molécula 'dura'. Ele passa direto, enquanto as moléculas mais suaves, como o dióxido de carbono e o metano, levam mais tempo para atravessar a membrana."

Bibliografia:

Mesoporous Germanium-Rich Chalcogenido Frameworks with Highly Polarizable Surfaces and Relevance to Gas Separation.
Gerasimos S. Armatas, Mercouri G. Kanatzidis
Nature Materials
February 2009
Vol.: 8, 217 - 222 (2009)
DOI: 10.1038/nmat2381




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