由于结构灵活,制造成本低的材料超过了美国的天然气储存目标

一种新型多孔聚合物可以储存甲烷,其容量比美国能源部(DOE)的天然气储存材料目标高出25%,而且生产成本仅为每公斤1美元(0.80英镑)。

作为燃料来源,甲烷比石油更可取,因为它更便宜,燃烧更清洁,在全球分布更均匀。但由于甲烷的能量密度低,必须压缩或液化才能在经济上可行。利用多孔材料可逆吸附甲烷是一种很有前途的天然气储运方法;然而,迄今为止性能最高的材料需要复杂而昂贵的合成,而且几乎没有扩大规模的潜力,并且没有达到美国能源部设定的目标。

图为小规模COP-150合成

来源:©Vepa Rozyyev et al/施普林格Nature Limited 2019

这种多孔聚合物的合成成本仅为每公斤1美元

现在,一种名为COP-150的聚合物可以改变这种情况。该物质含有由三个苯环的主干组成的孔,这些苯环通过灵活的乙烯桥连接在一起。研究人员认为,正是这些桥梁使毛孔在更高的压力下膨胀和扩张,从而使它们吸收更多的甲烷——这种效应被称为呼吸。

为了测量存储容量,由江家福•在韩国先进科学技术研究所和莫特Atilhan来自卡塔尔德州农工大学的研究人员在不同的温度和压力条件下,将少量聚合物与纯甲烷气体混合。他们发现,在273K和0.01GPa时,材料的工作容量为0.625g g-1;比美国能源部设定的目标高出25%,是迄今为止所有多孔材料的最高容量。

这种柔性材料可以在室温下使用廉价的原料制成,不需要事先净化,产品成本大约为每公斤1美元——如果工艺规模扩大,价格可能会进一步下降。