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Spitzentechnologischer Werkstoff für bessere CO2-Abscheidung
Chemieingenieure haben eine neue Methode zur Herstellung von Zeolithmembranen entwickelt. Es handelt sich um spitzentechnologische Werkstoffe, die für die Gasabscheidung unter schwierigen Bedingungen verwendet werden.
Zeolithe sind poröse Mineralien, die in der Natur vorkommen, aber auch künstlich hergestellt werden können. Da sie sehr stabil und dauerhaft sind, werden sie für die chemische Katalyse, die Reinigung von Gasen und Flüssigkeiten sowie medizinische Anwendungen wie die Verabreichung von Medikamenten und Blutgerinnungspulver (z. B. die in der US-Armee verwendeten, blutstillenden QuikClot-Verbände) genutzt.
«Die skalierbare Synthese der Zeolithmembranen für die Hochtemperatur-Wasserstofftrennung sollte zu einer Verbesserung der Energieeffizienz der CO2-Abscheidung vor der Verbrennung führen.»
Die für die Gasabscheidung verwendeten Zeolithe werden im Allgemeinen in Form von Membranen hergestellt. Die ultramodernen Zeolithmembranen werden mithilfe eines langen und komplexen Kristallisationsverfahrens produziert. Leider ist dieses Verfahren schwer reproduzierbar. Im Übrigen können insbesondere bei der Aufspaltung von Wasserstoff und CO2 keine effizienten Trennmembranen erzeugt werden. Diese Trennung ist aber für die CO2-Abscheidung vor der Verbrennung in den Elektrizitätswerken notwendig.
Vereinfachte Synthese
Unter der Leitung von Kumar Agrawal an der EPFL Valais-Wallis ist es einem Team aus Chemieingenieurinnen und ‑ingenieuren gelungen, die Synthese der Zeolithmembranen zu vereinfachen und reproduzier- sowie skalierbar zu machen.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickelten eine neue Werkstoffchemie, bei der der lange Kristallisationsprozess vollständig beseitigt wurde. «Wir haben ähnliche Kristalle wie Lego-Steine (Nanoblätter) erzeugt und mithilfe der Silanol-Kondensation geschichtet», erklärt Kumar Agrawal. Die so erhaltene Membran besitzt ideale Eigenschaften für die Spaltung von Wasserstoff und CO2 mit einer Selektivität von bis zu 100 % bei 250 bis 300 °C.
Die Forscherinnen und Forscher erklären: «Die skalierbare Synthese der Zeolithmembranen für die Hochtemperatur-Wasserstofftrennung sollte zu einer Verbesserung der Energieeffizienz der CO2-Abscheidung vor der Verbrennung führen.»