Ανάπτυξη πολυμερικών μεμβρανών που βασίζονται σε πολυμερικά ιονικά υγρά για διαχωρισμό αερίων μιγμάτων

• Κύριος συγγραφέας: Βόλλας, Αριστοφάνης
• Άλλοι συγγραφείς: Ντεϊμεντέ, Χρυσοβαλάντω
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Μεμβράνες; Πολυμερικά ιονικά υγρά; Ιονικά υγρά; 660.284 24; Membranes; Polymeric ionic liquids; Ionic liquids

Η αύξηση των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στο περιβάλλον, συμβάλει στην αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη και στις κλιματικές αλλαγές, θέματα τα οποία είναι μεγάλης σημασίας. Αφού οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας αποτελούν τις μεγαλύτερες πηγές εκπομπής CO2, η αποτελεσματική απομάκρυνση του από τα καυσαέρια των εργοστασίων (CO2/N2), από το αέριο σύνθεσης για την παραγωγή υδρογόνου (CO2/H2), καθώς και από το φυσικό αέριο και το βιοαέριο αποτελεί οικονομική και περιβαλλοντική πρόκληση. Διάφορες τεχνολογίες έχουν αναπτυχθεί για το διαχωρισμό, μεταξύ των οποίων η προσρόφηση, η απορρόφηση και η κρυογονική απόσταξη. Ωστόσο, οι μεμβράνες που βασίζονται σε πολυμερικά υλικά αποτελούν μια ταχέως αναπτυσσόμενη τεχνολογία, διότι είναι φιλική προς το περιβάλλον και οικονομικά προσιτή. Η ανάπτυξη πολυμερικών μεμβρανών που είναι ανθεκτικές σε μεγάλες πιέσεις και θερμοκρασίες διατηρώντας ταυτόχρονα και τη διαχωριστική τους ικανότητα αποτελεί πρόκληση για την επιστημονική κοινότητα. Τα πολυμερικά ιονικά υγρά (PILs), ως υλικά για την κατασκευή μεμβρανών για το διαχωρισμό του CO2 αποκτούν χρόνο με το χρόνο όλο και μεγαλύτερο προβάδισμα, καθώς συνδυάζουν την υψηλή ικανότητα ρόφησης ως προς το CO2, καθώς και υψηλές ταχύτητες ρόφησης-εκρόφησης που οφείλονται στο ιονικό υγρό, μαζί με τις ιδιότητες των πολυμερών όπως η βελτιωμένη επεργασιμότητα και η αυξημένη μηχανικής σταθερότητας. Αυτή η εργασία επικεντρώνεται στην ανάπτυξη PILs με βάση το πυριδίνιο και οι μεμβράνες που προέκυψαν αξιολογήθηκαν ως προς τη διαπερατότητα τους σε αέρια όπως CO2, CH4 καθώς και στη διαχωριστική τους ικανότητα. Η σύνθεση των PILs αποτελείται από δύο κύρια βήματα, το πρώτο αφορά τη σύνθεση του αρωματικού πολυαιθέρα που περιέχει ομάδες πυριδίνης στην κύρια αλυσίδα του και μετατροπή στο αντίστοιχο PIL μέσω της αντίδρασης τεταρτογοποίησης του αζώτου της πυριδίνης και στη συνέχεια ακολουθεί το στάδιο της ιονανταλλαγής με τα επιθυμητά άλατα (NaBF4, LiTFSI). Τα PILs που παρασκευάστηκαν, σχηματίζουν μεμβράνες με εξαιρετική μηχανική υπόσταση (3-25 μm) χωρίς να χρειάζονται κάποιο επιπλέον υποστήριγμα. Επιπλέον, μελετήθηκε η επίδραση του ανιόντος στη διαπερατότητα σε CO2 και CH4 καθώς και στη διαχωριστική ικανότητα, και της υγρασίας στις μεμβράνες. Τέλος, μίγματα των PIL με ελεύθερα ιονικά υγρά, έδωσαν μεμβράνες οι οποίες μελετήθηκαν ως προς τη διαπερατότητα και την εκλεκτικότητά τους.