سنتز هیبریدی به منظور جداسازی هیدروژن از متان

‎ پژوهشگران دانشگاه سمنان و پژوهشگاه صنعت نفت با سنتز هیبریدی نانو جاذب توانستند به ۹۹٫۹۹ درصد ‏جداسازی هیدروژن از متان دست پیدا کنند.‏ هیدروژن از کاربرد گسترده‌ای در زمینه‌های متفاوت برخوردار است که می‌توان گفت یکی از مهمترین این ‏کاربردها در بین این کاربردها استفاده در هیدروکرکینگ ‏‎(hydrocracking)‎‏ می‌باشد.

تاکنون هیچ منبع ‏شناخته شده‌ای برای استخراج هیدروژن خالص گزارش نشده است و برای تامین نیازهای صنعت، این ماده را با ‏استفاده از واکنش جابجایی آب-گاز ‏‎(WGS)‎‏ طی فرآیندهای شیمیایی تهیه می‌کنند. به همین منظور برای ‏بدست آمدن گاز هیدروژن خالص بایستی مواد اولیه و محصولات تولیدی غیر از هیدروژن را از هیدروژن ‏جداسازی کنند. به دلیل این که متان به عنوان مواد اولیه این واکنش می‌باشد، بایستی هیدروژن ابتدا از متان ‏جداسازی شده و سپس به مراحل دیگر انتقال داده شود.

تاکنون روش‌های مختلفی برای این جداسازی‌ها ارائه ‏شده است اما هدف همه این روش‌ها دست‌یابی به بالاترین درصد جداسازی می‌باشد.‏ مهندس جواد کی‌پور (کارشناسی ارشد مهندسی شیمی) با همکاری دکتر علی حقیقی اصل از دانشگاه سمنان ‏با مشارکت دکتر علیمراد رشیدی از پژوهشگاه صنعت نفت با سنتز جاذب کربن و هیبرید کردن آن با کربن نانو ‏فیبر، نانوجاذب‌هایی تهیه کردند که توانایی جداسازی ۹۹٫۹۹ درصد هیدروژن از مخلوط هیدروژن و متان را ‏داراست.‏

آنان به همین منظور رسوب نانوساختارهای کربن بر روی کربن فعال ساخته شده از پوست گردو (که به ‏صورت شیمیایی با ‏KOH‏ فعال شده بود) را مورد مطالعه قرار دادند. در راستای تهیه کربن فعال، کربن پوست ‏گردو را آسیاب کاری کرده و سپس ‏KOH‏ را به آن اضافه کردند و به تدریج دمای مخلوط را افزایش دادند. ‏جریان نیتروژن را از روی این محلول در دمای مشخصی عبور دادند و پس از طی مراحل لازم برای سنتز، کربن ‏فعال تهیه شد.

آنان برای ادامه بررسی‌های خود، نانولوله‌های کربنی تک جداره و چند جداره به روش ‏رسوب‌دهی شیمیایی از فاز بخار ‏‎(CVD)‎‏ با استفاده از کربن‌های فعال تهیه شده، سنتز کردند. پس از ‏فعال‌سازی فیزیکی به وسیله کربن دی‌اکسید، آزمون جذب سطحی متان و هیدروژن برای نمونه‌ها صورت ‏گرفت.‏

نتایج بدست آمده از این آزمون نشان می‌دهد که جذب سطحی متان برای رسوب کربن نانوفیبر روی کربن ‏فعال، حدود ۱۷٫۹۲ درصد افزایش یافته است. این در حالی است که افزایش جذب سطحی متان تاثیری بر میزان ‏جذب هیدروژن نداشته است.

همچنین آزمایشات آنان نشان می‌دهد که جاذب کربن هیبریده شده توسط کربن ‏نانوفیبرها می‌تواند مخلوط متان و هیدروژن که با نسبت مساوی از آن‌ها تهیه شده است را تا ۹۹٫۹۹ درصد جدا ‏سازی کرده و گاز خروجی ۹۹٫۹۹ درصد هیدروژن خالص باشد. این در حالی است که جاذب‌های تجاری ‏استفاده شده در ستون ‏PSA‏ در شرایط متعارف تا ۷۳٫۸۰ درصد می‌تواند هیدروژن را خالص سازی کند.‏

نتایج این کار تحقیقاتی نیز در مجله ‏Chemical Engineering Journal‏ (جلد۱۸۳، ۱۵ فوریه سال ‏‏۲۰۱۲) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن مقاله را در صفحات ۵۱۰ الی ۵۱۴ همین شماره مشاهده نمایند.‏ ‎