موفقیت محققان ایرانی در تولید هیدروژن خالص از متان

پژوهشگران دانشگاه سمنان و پژوهشگاه صنعت نفت با سنتز هیبریدی نانوجاذب توانستند به 99.99 درصد ‏جداسازی هیدروژن از متان دست پیدا کنند.‏

به گزارش سرویس پژوهشی ایسنا، هیدروژن از کاربرد گسترده‌ای در زمینه‌های متفاوت برخوردار است که می‌توان گفت یکی از مهمترین این ‏کاربردها استفاده در هیدروکرکینگ ‏‎(hydrocracking) ‎‏ است.

تا کنون 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 فرایندهای شیمیایی تهیه می‌کنند. به همین منظور برای ‏به دست آمدن گاز هیدروژن خالص باید مواد اولیه و محصولات تولیدی غیر از هیدروژن را از هیدروژن ‏جداسازی کنند. به دلیل این که متان به عنوان مواد اولیه این واکنش است، باید هیدروژن ابتدا از متان ‏جداسازی شده و سپس به مراحل دیگر انتقال داده شود.

تا کنون روش‌های مختلفی برای این جداسازی‌ها ارائه ‏شده است، اما هدف همه این روش‌ها دستیابی به بالاترین درصد جداسازی است.‏

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 99.99 درصد هیدروژن از مخلوط هیدروژن و متان را ‏داراست.‏

آن‌ها 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.

محققان دانشگاهی برای ادامه بررسی‌های خود، نانولوله‌های کربنی تک جداره و چند جداره را 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 17.92 درصد افزایش یافته است. این در حالی است که افزایش جذب سطحی متان تاثیری بر میزان ‏جذب هیدروژن نداشته است.

همچنین آزمایش‌های 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 99.99 درصد جدا سازی کرده و گاز خروجی 99.99 درصد هیدروژن خالص باشد. این در حالی است که جاذب‌های تجاری ‏استفاده شده در ستون ‏PSA‏ در شرایط متعارف تا 73.80 درصد می‌تواند هیدروژن را خالص سازی کند.‏

نتایج این کار تحقیقاتی نیز در مجله ‏«Chemical Engineering Journal‏» (جلد183، 15 فوریه سال ‏‏2012) منتشر شده است.

ایسنا