Невооруженным глазом, металлоорганических каркасных соединений (МОК) действительно немного похож на песок. Но если вы увеличите, то увидите, что каждое зернышко выглядит и действует как губка … и служат аналогичной цели. МОК привыкли поглощать и удерживать газы, что очень полезно при попытке отфильтровать токсичных газов из воздуха или как способ хранения топлива на природный газ или газообразный водород в двигателях.
Новое исследование, проведенное междисциплинарной группой из шести вузов рассматривается теплообмен в МОК и той роли, которую она играет, когда МОК предназначены для хранения топлива. Автор Кристофер Уилмер, Уильям Кеплер Whiteford научным сотрудником и доцентом химического и нефтяного машиностроения в Университете Питтсбурга Свонсон школа инженерии, соавтором работы с исследователями в Университете Карнеги-Меллон, Университет Вирджинии, университет Олд Доминион, Северо-Западного университета и технологического института Карлсруэ в Карлсруэ, Германия. Полученные результаты были недавно опубликованы в Nature Сommunications.
«Одна из проблем с использованием МОК для топливных баков в автомобилях заключается в том, что вы должны быть в состоянии заполнить в течение нескольких минут или меньше», — объясняет Уилмер. «К сожалению, когда вы быстро восполнить эти МОФ на основе резервуары с водородом или природным газом они получают очень жарко. Это не столько опасность взрыва … хотя есть один … но тот факт, что они не могут хранить много газа, когда они горячие. Вся предпосылка использования их в магазине много газообразного топлива работает только при комнатной температуре. Для других промышленных применений вы сталкиваетесь с подобной проблемой-когда газы быстро погрузили МОК нагреваться и перестает эффективно работать».
Другими словами, для МОК, чтобы быть полезным для этих приложений, они должны храниться в прохладном месте. Это исследование посмотрел на тепловую транспорта в МОК, чтобы изучить, как быстро они могут пролить избыточное тепло, и группа нашла довольно неожиданные результаты.
«Когда вы берете эти пористые материалы, которые для начала являются термически изолировать, и вы заполните их с газа, оказывается, что они становятся еще более изолируя. Это удивительно, ведь, как правило, пустыми карманами, как и в теплоизоляции или окна со стеклопакетами обеспечивают хорошую теплоизоляцию», — объясняет Уилмер. «Принимая пористых материалов и заполняя их, тем самым устраняя эти пробелы, можно было бы ожидать термальных транспорта улучшить, сделав его более теплопроводным. Происходит обратное; они становятся все более изолируя».
Чтобы достичь их заключение, ученые провели два одновременных экспериментов с использованием двух различных методов и МОК, синтезированных в двух разных лабораториях. В обеих группах наблюдалась та же тенденция: что МОК стать более изолированными, когда наполнен адсорбатов. Их экспериментальные результаты также были подтверждены путем моделирования на атомистическом Питт в сотрудничестве с Университетом Карнеги-Меллон.
«Наша работа указывает на потенциальные проблемы в использовании МОК за пределами исследовательских лабораторий, но, что является необходимым шагом в процессе,» говорит Алан McGaughey, профессор машиностроения в Университете Карнеги-Меллон. «Так как эти материалы подступали к широкой, использования в реальном мире, исследователям необходимо продолжить расследование во внимание свойства этих материалов, как тепловые транспорта и найти лучший способ использовать их, чтобы соответствовать нашим потребностям.»
почувствуйте разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!