Aerogeles podría limpiar el agua contaminada, purificar hidrógeno para pilas de combustible

Published on July 31, 2007 at 9:21 AM

Los científicos del Departamento de Energía de EE.UU. de Argonne National Laboratory han identificado una nueva técnica para la limpieza de aguas contaminadas y potencialmente purificación de hidrógeno para su uso en pilas de combustible, gracias al descubrimiento de un innovador tipo de material poroso.

Argonne materiales científicos Peter Chupas y Kanatzidis Mercouri, junto con sus colegas de la Northwestern y universidades del Estado de Michigan, creado y caracterizado porosa aerogeles semiconductores de Advanced Photon Source Argonne (APS). Los investigadores luego sumergido una fracción de un gramo del aerogel en una solución de agua contaminada con mercurio y se encontró que el gel eliminó más del 99,99 por ciento de los metales pesados. Los investigadores creen que estos geles pueden ser utilizados no sólo para este tipo de limpieza del medio ambiente, sino también para eliminar las impurezas del gas de hidrógeno que podrían dañar los catalizadores en el potencial de las células de combustible de hidrógeno.

"Cuando se habla de la economía del hidrógeno, una de las grandes preguntas que están pidiendo es" ¿Puede usted hacer lo suficiente hidrógeno puro que no envenenar el catalizador? '", Dijo Chupas. "Si bien ha habido un gran impulso para el almacenamiento de hidrógeno y un gran esfuerzo para hacer que las células de combustible, no ha sido tan grande un esfuerzo para localizar el origen del hidrógeno limpio para alimentar a todos los que vienen."

Los aerogeles, que se forman a partir calcogenuros - moléculas centrada en los elementos encontrados directamente bajo de oxígeno en la tabla periódica - se espera que sean capaces de separar las impurezas del gas de hidrógeno tanto como lo hicieron el mercurio en el agua: al actuar como un especie de tamiz o membrana selectivamente permeable. La singular estructura química y física de los geles permitirá a los investigadores para "afinar" el tamaño de sus poros o la composición a fin de separar los venenos en particular de la corriente de hidrógeno.

"Usted puede poner en los elementos que unen a las toxinas que se encuentran en la corriente o los que se unen el hidrógeno por lo que dejar todo lo demás a través de la caída", dijo Chupas. Por ejemplo, geles elaborados con los sitios de platino abierta sería extraer el monóxido de carbono, un veneno catalizador común, explicó.

El equipo de investigación no tenía la intención de crear los aerogeles, pero su descubrimiento resultó afortunado, dijo Kanatzidis. Originalmente, los investigadores habían utilizado surfactantes para producir semiconductores porosos en polvo en lugar de los geles. Cuando uno de los investigadores llevaron a cabo la reacción de síntesis sin el surfactante, se dio cuenta de que el gel se forma una y otra vez. "Cuando vimos que estas calcogenuros haría un gel, que nos sorprendió", dijo Kanatzidis. "Nos dimos la vuelta el frasco boca abajo y corría nada".

Por lo general, estas reacciones producen sólo interesante precipita en el fondo del frasco, dijo, por lo que en este caso, "sabíamos que teníamos algo especial."

Kanatzidis y sus compañeros de trabajo reconoció que los aerogeles ofrecen una notable ventaja sobre los polvos: ya que el material mantiene su cohesión, que poseía una superficie enorme. Un centímetro cúbico de aerogel podría tener una superficie tan grande como un campo de fútbol, ​​de acuerdo con Kanatzidis. Cuanto más grande sea la superficie del material, la forma más eficiente puede unirse a otras moléculas, dijo.

Experimentos previos en filtración molecular se utiliza en lugar de los óxidos de calcogenuros como sus componentes químicos. Mientras que los óxidos tienden a ser aislantes, la mayoría de los calcogenuros son semiconductores, lo que permite el estudio de sus características eléctricas y ópticas. Kanatzidis espera examinar las propiedades fotocatalíticas de estos nuevos geles en un esfuerzo para determinar si pueden ayudar en la producción, y no sólo la filtración de hidrógeno.

A diferencia de los materiales de periódico, que poseen una constante a largo plazo la estructura, los geles formados por el noroeste e investigadores de Argonne están muy desordenados. Como resultado, las técnicas convencionales de cristalográfica no habría efectivamente reveló la estructura y el comportamiento de los geles. La alta energía de rayos X producidos por la APS, sin embargo, permitió a los científicos tomar lecturas precisas de las distancias atómicas dentro de estos materiales desorganizados. "Aquí es donde la APS realmente sobresale. Es el único lugar que tiene un centro específico para hacer este tipo de mediciones, y que le permite lavar un montón de viejas suposiciones sobre qué tipo de materiales que pueden y no pueden mirar" Chupas dijo.

El documento, titulado "geles porosos aerogeles semiconductores y de grupos calcogenuros", aparece en el 27 de julio de la revista Science.

Last Update: 12. October 2011 17:25

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