Membranas de matriz mixta fotopolimerizada para la separación de cargadores de hidrógeno orgánico líquido

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Energía sostenible

Sus antecedentes:

• Los transportadores de hidrógeno orgánico líquido (LOHC) ofrecen almacenamiento y transporte de hidrógeno compatibles con la infraestructura.
• La separación eficiente de hidrocarburos ligeros en hidrógeno y ricos en hidrógeno es crucial para los sistemas LOHC, pero a menudo requiere mucha energía.
• La tecnología de membrana puede facilitar los procesos de deshidrogenación a bajas temperaturas en los sistemas LOHC.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevas membranas de matriz mixta para la separación eficiente de los componentes transportadores de hidrógeno orgánico líquido.
• Investigar el impacto de la fotopolimerización y la incorporación de relleno en el rendimiento de la membrana.
• Demostrar una plataforma de alto rendimiento para la separación LOHC alineada con los objetivos de hidrógeno sostenible.

Principales métodos:

• Fabricación de membranas fotopolimerizadas de matriz mixta utilizando un monómero cíclico y rellenos de carbón activado dopados con MOF/palladio.
• Estrategia de fotopolimerización in situ para lograr altas cargas de relleno y estructuras estratificadas.
• Caracterización del rendimiento de la membrana utilizando la selectividad aromática/alifática y los factores de separación tolueno/metilciclohexano.

Principales resultados:

• Se obtienen elevadas selectividades aromáticas/alifáticas de ≈12 y un factor de separación tolueno/metilciclohexano de 1,8 a una carga de relleno del 20% en peso.
• Se ha demostrado que las cargas de relleno son elevadas y que se forman capas internas de "piel" polimérica densa que favorecen el transporte selectivo.
• Se presentó un sistema con las métricas de rendimiento más altas en comparación con los primeros estudios centrados en el rechazo frente a la permeabilidad de la mezcla.

Conclusiones:

• Las membranas fotopolimerizadas de matriz mixta desarrolladas ofrecen una solución de alto rendimiento para la separación LOHC.
• El enfoque de fabricación permite una separación eficiente, reduciendo potencialmente los requisitos de energía para los sistemas LOHC.
• Este trabajo contribuye al avance de las tecnologías sostenibles de producción y almacenamiento de hidrógeno.