Российские ученые создали полимерную мембрану для эффективного выделения водорода

Москва, 19 фев - ИА Neftegaz.RU. Специалисты Российского химико-технологического университета им. Д. Менделеева синтезировали новый полимерный материал - мембрану в виде полого волокна, предназначенную для промышленного получения водорода из газовых смесей.
Об этом сообщили в пресс-службе Национального центра физики и математики (НЦФМ), по чьей научной программе работали ученые.

Исследования проводились по двум направлениям: создание нового полимера и разработка системы для изготовления мембраны в форме полого волокна, способной выделять водород из технологических газов и очищать его от примесей. В результате был разработан, изготовлен и испытан мембранный полимер из группы полиэфиимидов сополимерного строения МАБ 90/10.
Мембранный полимер - это полимерный материал, специально разработанный для использования в мембранных технологиях разделения веществ. Он обладает избирательной проницаемостью: пропускает одни компоненты смеси и задерживает другие. Испытания показали, что новый мембранный полимер МАБ 90/10 обладает такой же эффективностью при разделении модельной смеси водород-азот, как и импортный промышленный полимер Ultem1000. При этом проницаемость отечественной разработки по водороду оказалась выше в 2,5-2,8 раза.

В настоящее время промышленный водород чаще всего получают методом паровой конверсии метана. В процессе разрушения молекул метана и воды образуется смесь, состоящая из водорода, углекислого и угарного газов, а также остаточного метана. Наиболее целесообразным способом выделения водорода из этой смеси является мембранное разделение.

Ранее промышленного производства мембран необходимого типа в России не существовало. Коллектив университета решил эту задачу, проведя серию экспериментов по оптимизации параметров формования. На основе модельного полиэфиримида была разработана технология получения мембраны в виде асимметричного полого волокна с плотным селективным слоем на внешней поверхности.
Технология формования асимметричного полого волокна из полимера МАБ 90/10 основана на методе фазовой инверсии (мокрого формования). Асимметричность мембраны достигается за счёт неравномерного распределения полимера в процессе фазового разделения. Плотный селективный слой формируется на внешней поверхности волокна, а внутренняя структура остаётся пористой, что обеспечивает высокую проницаемость и селективность для разделения газовых смесей.
По новой технологии изготовлено около 20 км такого волокна и создана экспериментальная установка для выделения водорода. Испытания на бинарных газовых смесях показали, что мембранный аппарат снижает концентрацию углекислого газа в водороде в 2 раза, угарного газа - в 50 раз, а метана - в 55 раз при производительности экспериментальной установки по водороду до 11 м³/ч.

Создание эффективных материалов для выделения водорода является одной из ключевых задач в рамках стратегии развития водородной энергетики в России.
Применение мембраны в виде асимметричного полого волокна:

• водородная энергетика - очистка водорода, полученного паровой конверсией метана, для использования в топливных элементах (ТЭ), транспорте и промышленности;
• нефтепереработка и нефтехимия - разделение газовых смесей в процессах гидрокрекинга, гидроочистки и др.;
• металлургия - получение высокочистого водорода для восстановительных техпроцессов;
• химическая промышленность - разделение и очистка технологических газов.

Автор: А. Шевченко