Smart gate membranes for highly selective removal of carbon dioxide from combustion gases

智能门膜可高度选择性地去除燃烧气体中的二氧化碳

基本信息

  • 批准号:
    1709784
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 17.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-07-15 至 2019-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Non-technical Abstract:This project focuses on the development of fundamental science enabling fabrication of porous membranes for N2/CO2 separation with high selectivity and significant fluxes. High selectivity is achieved by inducing different molecular transport mechanisms for different components in a gas mixture. This research has a transformative impact because no microporous membranes have been demonstrated so far where selectivity is achieved by inducing different transport mechanisms for different components inside a membrane. The gas transport mechanisms on microscopic length scales will be monitored by a unique nuclear magnetic resonance (NMR) technique. The separation approach developed in this project can be easily adapted for other industrially important gas separations using the same membrane. Technical Abstract:The objective of this project is to develop structure-property relationships that will enable the fabrication of microporous membranes for N2/CO2 separation with high selectivity, which are achieved by selective induction of single-file diffusion to N2 molecules. The research effort is split between the following tasks: (1) fabrication of membrane supports with nanopore diameters below 5 nm and (2) characterization of the diffusion properties of gas mixtures in these membranes. Application of a unique diffusion NMR technique enables distinguishing between different diffusion mechanisms for different gas components inside the membrane on the microscopic length scales. Successful completion of the proposed research affords a transformative membrane-based technology to separate CO2 from combustion gas mixtures. The research plan is integrated with a recruitment program and supervised research for undergraduate students, especially students from the underrepresented groups, as well as mentoring and outreach. The students will be trained to use a unique diffusion NMR technique at the National High Magnetic Field Laboratory.
摘要:本项目重点发展高选择性、高通量N2/CO2分离用多孔膜的基础科学研究。高选择性是通过诱导气体混合物中不同组分的不同分子传输机制来实现的。这项研究具有变革性的影响,因为迄今为止还没有证明微孔膜通过诱导膜内不同组分的不同运输机制来实现选择性。在微观长度尺度上,气体输运机制将采用独特的核磁共振技术进行监测。在这个项目中开发的分离方法可以很容易地适用于使用相同膜的其他工业上重要的气体分离。技术摘要:本项目的目标是发展结构-性能关系,使制备高选择性N2/CO2分离的微孔膜成为可能,这是通过选择性诱导单柱扩散到N2分子来实现的。研究工作分为以下任务:(1)制备直径小于5nm的纳米孔支撑膜;(2)表征这些膜中气体混合物的扩散特性。应用独特的扩散核磁共振技术,可以在微观长度尺度上区分膜内不同气体组分的不同扩散机制。这项研究的成功完成提供了一种变革性的基于膜的技术来从燃烧气体混合物中分离二氧化碳。该研究计划与招生计划和本科生监督研究相结合,特别是来自代表性不足群体的学生,以及指导和外展。学生们将在国家高磁场实验室接受训练,使用一种独特的扩散核磁共振技术。

项目成果

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  • 通讯作者:
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