纳米多孔甲烷储存——一个不可能的目标?

有可能设计一个材料完成当前甲烷储存目标?这是一个多学科的研究小组提出的问题回答通过快速筛选成百上千的甲烷可能存储材料在计算研究。甲烷可能减少全球对石油的依赖,所以正在寻找纳米多孔材料作为这tricky-to-store气体燃料罐;但事情并非很有前景。

天然气存储的多孔材料提供的关键优势能够存储重要的天然气比压缩气体在低压力相同的条件下,“工程师迈克Veenstra福特汽车公司解释说,他并没有参与这项研究。“低压的优点是它提供的好处车载车辆和场外的车站。车辆,低压减少了坦克属性以及其他组件。在车站,低压降低压缩机阶段以及其他组件的属性。

兰德尔Snurr美国西北大学Berend Smit加州大学伯克利分校、美国、和他们的同事在全球范围内的材料基因组计划,打算以同样的方式彻底改变材料化学生物科学的人类基因组计划了。他们已经开发出一种计算机算法,模拟模型结构,并确定其孔隙大小与交付甲烷存储容量,基于当前的想法是可能的。模拟是特别有用的有机框架(mof),并考虑到巨大的无机和有机分子构建模块的组合,很少有被合成和测试。“实验合成介于5000和10000年财政部和少于250几十年来沸石结构。在这个计算研究中,我们审查了650000个这样的结构在更短的时间内,“Snurr解释道。

任何材料的最佳实验测量能力低于当前美国高级研究项目署能源(arpa - e)甲烷存储目标。Smit说,传统的方法是依靠实验来回答问题,是否目标是可行的:“在这里我们做一个大胆的声明:目前的方法是不会得到我们。相反,他说,使用计算快速确定候选人有关甲烷储存节省宝贵的时间和资源。

在这里我们做一个大胆的声明:当前方法是不会得到我们

计算出一个最佳的孔隙直径约11甲烷储存;任何大,气体分子之间的范德华相互作用和孔隙壁不能感受。理想的材料也有一个高密度的甲烷吸附网站优化交互。比较计算结构与当前目标,研究人员迅速建立,它可能无法达到预期的目标使用这种材料。计算基础设施,不同的温度和压力的影响在结构可以方便地重新计算,说明这些因素对甲烷的交付能力的影响。然而,即使采用更有利的参数,没有材料可以达到arpa - e的目标。大量的结构进行计算,预计交付能力最高的回声那些观察到当前的吸着剂材料,这意味着这些材料可能已经在他们的极限。

乔周材料在德州A&M大学的专家,我们说在材料科学研究取决于理论仿真设置边界,指导合成,并最终确认实验结果。他说,对于甲烷储存,在工业上可以理解是至关重要的。”一般来说,理论工作重点列举可能的材料是常见的,但探索性能限制是一个明确的一步指导新材料的发明”。

财政部和相关材料不仅用于甲烷储存。从本研究的大量计算数据现在可以在替代应用程序数据挖掘识别性能。相似材料genome-style筛查的研究可以进行识别什么是实际可以实现在其他领域,包括锂离子电池和光伏发电。Smit说,我着迷于这些筛选研究的见解给;通常一个可以说说一些材料——现在我们有见解在整个类的材料的性能。这完全改变了我的看法关于如何做材料研究”。