Нановолокна успешно очищают топливо от серы

Компоненты серы в топливах на легком топливе встретили свое наноструктурное соответствие.

Исследователи из университета Иллинойса разработали маты из нановолокон оксида металла, которые отшелушивают серу из легких топлив более эффективно, чем традиционные материалы. Такая эффективность способна понизить затраты и улучшить работу топливного катализа, передовых энергетических устройств и удаления токсичных газов.

Результаты опубликованы в издании Nature Nanotechnology.

Компоненты серы в топливах вызывают проблемы сразу на двух фронтах: они выделяют токсичные газы во время сгорания и повреждают металлы и катализаторы в двигателях и топливных элементах. Обычно сера удаляется с помощью жидкой обработки, в процессе которой сера из топлива поглощается, но процесс этот громоздкий и требует, чтобы топливо охлаждалось и нагревалось повторно, что делает его менее энергоэффективным.

Чтобы решить эти проблемы, ученые обратились к твердым адсорбентам из оксидов металлов, однако и здесь не все так просто: они имеют ряд собственных проблем. Во время работы при высоких температурах, что избавляет от необходимости охлаждать и повторно нагревать топливо, они демонстрируют проблемы со стабильностью и утрачивают активность спустя лишь несколько циклов использования.

Предыдущие исследования установили, что лучше всего поглощение серы работает на поверхности твердых оксидов металлов, а потому ученые вознамерились создать материал с максимальной площадью поверхности. Крошечные зерна титаната цинка внедрялись в нановолокна и превращались в высокореактивный, структурно целостный и высокоэффективный адсорбент серы.

Нановолоконный материал является более реактивным, чем тот же самый материал в нагроможденной форме. Он позволяет полное удаление серы с использованием меньшего количества материала. Материал при этом остается стабильным и активным даже после нескольких циклов. Кроме того, волокнистая структура устраняет проблему образования окалины, которой подвержены другие наноструктурные катализаторы.

«Наши наноструктурные волокна не спекаются», сказал ученые. „Волокнистая структура приспосабливается под любые термофизические изменения, не приводя к деградации материала. Фактически, в эксплуатационных режимах, из родительских волокон вырастают нановетви, увеличивая площадь поверхности в ходе процесса“.

18.12.2012