ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΑ ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΠΟΡΩΔΗ ΥΛΙΚΑ (MOFs) ΓΙΑ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ Η 2

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΑ ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΠΟΡΩΔΗ ΥΛΙΚΑ (MOFs) ΓΙΑ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ Η 2"

Ἀλκμήνη Μαρκόπουλος
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΑ ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΠΟΡΩΔΗ ΥΛΙΚΑ (MOFs) ΓΙΑ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ Η 2 Επιστημονική Υπεύθυνη: Δρ.Αικατερίνη Ραπτοπούλου, Ερευνήτρια Β, ΙΕΥ Το υδρογόνο ως φορέας ενέργειας παρουσιάζει συγκεκριμένα Πλεονεκτήματα:α) Το υδρογόνο έχει τo υψηλότερο ενεργειακό περιεχόμενο ανά μονάδα βάρους από οποιοδήποτε άλλο γνωστό καύσιμο, 120,7 kj/gr και περίπου τρεις φορές μεγαλύτερο από αυτό της συμβατικής βενζίνης. β) Κάνει "καθαρή" καύση. Όταν καίγεται με οξυγόνο παράγει μόνο νερό και θερμότητα. Όταν καίγεται με τον ατμοσφαιρικό αέρα, ο οποίος αποτελείται περίπου από 68% άζωτο, παράγονται επίσης μερικά οξείδια του αζώτου, σε αμελητέο ωστόσο βαθμό. γ) Για το λόγο ότι κάνει καθαρή καύση, δεν συμβάλλει στη μόλυνση του περιβάλλοντος. Το ποσό του νερού που παράγεται κατά τη καύση είναι τέτοιο, ώστε να θεωρείται επίσης αμελητέο και επομένως μη ικανό να επιφέρει κάποια κλιματολογική αλλαγή δεδομένης ακόμα και μαζικής χρήσης. Αλλά και Μειονεκτήματα: α) Ένα πρόβλημα είναι αυτό της αποθήκευσης του. Δεδομένου του ότι το υδρογόνο είναι πολύ ελαφρύ, η συμπίεση μεγάλης ποσότητας σε μικρού μεγέθους δεξαμενή είναι δύσκολη λόγω των υψηλών πιέσεων που χρειάζονται για να επιτευχθεί η υγροποίηση. β) Υπάρχει, επίσης, το ζήτημα της προέλευσης της ενέργειας που δαπανάται για την παραγωγή του. Αν, για παράδειγμα, χρησιμοποιηθεί ενέργεια προερχόμενη από ανθρακούχα ορυκτά, το συνολικό περιβαλλοντολογικό όφελος είναι πρακτικά αρνητικό (συνυπολογίζοντας και την ενέργεια συμπίεσης/διαχείρισης). γ) Πρόβλημα επίσης αποτελεί η έλλειψη οργανωμένου δικτύου διανομής του. Μία λύση είναι η κατασκευή υπερκαλωδίων. Τα υπερκαλώδια θα μετέφεραν εξαιρετικά υψηλής έντασης ηλεκτρικά ρεύματα με σχεδόν μηδενική ηλεκτρική αντίσταση διαμέσου υπεραγώγιμων συρμάτων. Παράλληλα, μέσω των σωληνώσεων τους θα μεταφερόταν, υπό υψηλή πίεση, και υπέρψυχρο υδρογόνο σε εργοστάσια, σταθμούς ανεφοδιασμού υδρογονοκίνητων οχημάτων και, ίσως κάποια μέρα, σε οικιακούς φούρνους και καλοριφέρ. Όσον αφορά την αποθήκευση του υδρογόνου, η μέχρι σήμερα αναπτυγμένη τεχνολογία αφορά: α) τη χρήση δεξαμενών αποθήκευσης συμπιεσμένου αερίου ή υγροποιημένου υδρογόνου με συγκεκριμένα μειονεκτήματα, όπως υψηλή πίεση, ενέργεια για υγροποίηση, βάρος, όγκος και κόστος, β) την αποθήκευση μέσα σε διάφορα υλικά μέσω μηχανισμών απορρόφησης ή/και προσρόφησης σε πορώδη υλικά με μεγάλη επιφανειακή έκταση, και γ) την παραγωγή και αποθήκευση μέσω αντιστρεπτών χημικών αντιδράσεων. Όσον αφορά την αποθήκευση υδρογόνου μέσα σε διάφορα υλικά έχουν χρησιμοποιηθεί μεταλλικά υδρίδια (πχ Lai 5 H 6, alanates AlH 4, Li 2 H) και ενώσεις που περιέχουν υδρογόνο (πχ abh 4, H 3 BH 3, υδρογονάνθρακες) στα οποία η αποθήκευση γίνεται μέσω χημικών δεσμών δηλ. με χημικό τρόπο, καθώς και πορώδη υλικά (πχ νανοσωλήνες άνθρακα, ζεόλιθοι, MOFs) στα οποία η αποθήκευση γίνεται με φυσικό τρόπο μέσω απορρόφησης ή/και προσρόφησης. Ο στόχος του ερευνητικού προγράμματος ήταν η σύνθεση MOFs με δομικές μονάδες ολιγο-πυρηνικά σύμπλοκα 3d μεταλλοϊόντων (Σχήμα 1) που γεφυρώνονται μέσω οργανικών μορίων (Σχήμα 2).

οποιοδήποτε άλλο γνωστό καύσιμο, 120,7 kj/gr και περίπου τρεις φορές μεγαλύτερο από αυτό της συμβατικής βενζίνης. β) Κάνει "καθαρή" καύση. Όταν καίγεται με οξυγόνο παράγει μόνο νερό και θερμότητα.

2 Σχήμα 1. S S OH HOOC HOOC CH=OH Σχήμα 2.

3 Συντέθηκαν πολυμερή μιας διάστασης που διαθέτουν κενούς χώρους μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα και βασίζονται σε μονοπυρηνικές, διπυρηνικές, τριπυρηνικές και εξαπυρηνικές δομικές μονάδες-σύμπλοκα (Σχήμα 3). Για παράδειγμα: 2 2 Å Å 5 7 Å Å Å Σχήμα 3.

διπυρηνικές, τριπυρηνικές και εξαπυρηνικές δομικές

4 Συντέθηκαν πολυμερή δύο διαστάσεων που διαθέτουν κενούς χώρους μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα και βασίζονται σε μονοπυρηνικές δομικές μονάδες-σύμπλοκα (Σχήμα 4). Για παράδειγμα: Å Å Σχήμα 4.

5 Συντέθηκαν πολυμερή τριών διαστάσεων που διαθέτουν κενούς χώρους στο κρυσταλλικό πλέγμα και βασίζονται σε μονοπυρηνικές δομικές μονάδες-σύμπλοκα (Σχήμα 5).Για παράδειγμα: Σχήμα 5. Μέρος των αποτελεσμάτων έχει ήδη δημοσιευθεί στην εργασία: ενώ τρεις ακόμη εργασίες που θα περιέχουν τα παραπάνω αποτελέσματα βρίσκονται στο στάδιο συγγραφής και υποβολής.

Σχετικά έγγραφα

Πανεπιστήμιο Πατρών Πολυτεχνική σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών Ακαδημαϊκό Έτος 2007-20082008 Μάθημα: Οικονομία Περιβάλλοντος για Οικονομολόγους Διδάσκων:Σκούρας Δημήτριος ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ