วิธีการใหม่ประหยัดพลังงานสำหรับการสกัดก๊าซเฉื่อยจากอากาศ

ก๊าซเฉื่อยคริปโตn และซีนอนธาตุทั้งสองชนิดนี้อยู่ทางด้านขวาของตารางธาตุและมีประโยชน์ใช้สอยที่สำคัญ ตัวอย่างเช่น ทั้งสองชนิดนี้ใช้ในการให้แสงสว่างซีนอนชนิดหนึ่งมีประโยชน์มากกว่าอีกชนิดหนึ่ง เนื่องจากมีการประยุกต์ใช้ในด้านการแพทย์และเทคโนโลยีนิวเคลียร์มากกว่า
ต่างจากก๊าซธรรมชาติซึ่งมีอยู่มากมายใต้ดินคริปทอนและซีนอนก๊าซเหล่านี้ประกอบขึ้นเป็นเพียงส่วนน้อยของชั้นบรรยากาศโลก การที่จะเก็บรวบรวมก๊าซเหล่านี้ได้ ต้องผ่านกระบวนการที่ใช้พลังงานสูงหลายรอบที่เรียกว่า การกลั่นด้วยความเย็นจัด (cryogenic distillation) ซึ่งอากาศจะถูกดักจับและทำให้เย็นลงจนถึงประมาณ -300 องศาฟาเรนไฮต์ การทำให้เย็นจัดอย่างรุนแรงนี้จะแยกก๊าซตามจุดเดือดของพวกมัน
ใหม่คริปทอนและซีนอนเทคโนโลยีการเก็บรวบรวมข้อมูลที่ช่วยประหยัดพลังงานและค่าใช้จ่ายเป็นสิ่งที่พึงปรารถนาอย่างยิ่ง นักวิจัยเชื่อว่าพวกเขาได้ค้นพบเทคนิคดังกล่าวแล้ว และวิธีการของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์อย่างละเอียดในวารสาร Journal of the American Chemical Society
ทีมวิจัยได้สังเคราะห์ซิลิโคอะลูมิโนฟอสเฟต (SAPO) ซึ่งเป็นผลึกที่มีรูพรุนขนาดเล็กมาก บางครั้งขนาดของรูพรุนจะอยู่ระหว่างขนาดของอะตอมคริปตอนและ...ซีนอนอะตอม เล็กกว่าคริปทอนอะตอมขนาดเล็กสามารถผ่านรูพรุนได้ง่าย ในขณะที่อะตอมซีนอนขนาดใหญ่จะติดอยู่ ดังนั้น SAPO จึงทำหน้าที่เหมือนตะแกรงโมเลกุล (ดูภาพประกอบ)
จากการใช้เครื่องมือใหม่ของพวกเขา ผู้เขียนได้แสดงให้เห็นว่าคริปทอนแพร่กระจายเร็วกว่าถึง 45 เท่าซีนอนซึ่งแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการแยกก๊าซเฉื่อยที่อุณหภูมิห้อง การทดลองเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าไม่เพียงแต่ซีนอนจะแทรกตัวผ่านรูพรุนขนาดเล็กเหล่านี้ได้ยากเท่านั้น แต่ยังมีแนวโน้มที่จะดูดซับลงบนผลึก SAPO อีกด้วย
ในการให้สัมภาษณ์กับ ACSH ผู้เขียนกล่าวว่าการวิเคราะห์ก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าวิธีการของพวกเขาสามารถลดพลังงานที่จำเป็นในการเก็บรวบรวมได้คริปทอนและซีนอนลดลงประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ หากเป็นเช่นนั้นจริง นักวิทยาศาสตร์ในอุตสาหกรรมและผู้ที่ชื่นชอบหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ก็จะมีเรื่องให้ภาคภูมิใจอย่างมาก
แหล่งที่มา: Xuhui Feng, Zhaowang Zong, Sameh K. Elsaidi, Jacek B. Jasinski, Rajamani Krishna, Praveen K. Tallapally และ Moises A. Carreon. “การแยก Kr/Xe บนเยื่อซีโอไลต์ชาบาไซต์”, J. Am. Chemical. วันที่เผยแพร่ (ทางอินเทอร์เน็ต): 27 กรกฎาคม 2016 บทความโดยเร็วที่สุด DOI: 10.1021/jacs.6b06515
ดร. อเล็กซ์ เบเรซอฟ เป็นนักจุลชีววิทยาปริญญาเอก นักเขียนด้านวิทยาศาสตร์ และวิทยากรผู้เชี่ยวชาญด้านการเปิดโปงวิทยาศาสตร์เทียมให้กับสภาวิทยาศาสตร์และสุขภาพแห่งอเมริกา นอกจากนี้ เขายังเป็นสมาชิกคณะนักเขียนของ USA TODAY และวิทยากรรับเชิญที่ The Insight Bureau ก่อนหน้านี้ เขาเป็นบรรณาธิการผู้ก่อตั้งของ RealClearScience
สภาวิทยาศาสตร์และสุขภาพแห่งอเมริกา (American Council on Science and Health) เป็นองค์กรวิจัยและให้ความรู้ที่ดำเนินงานภายใต้มาตรา 501(c)(3) ของประมวลกฎหมายภาษีสรรพากร การบริจาคทั้งหมดปลอดภาษี ACSH ไม่มีการบริจาค เราได้รับเงินทุนส่วนใหญ่จากบุคคลและมูลนิธิทุกปี