Kontakt

  • adres: Instytut Fizyki
    ul. 75 Pułku Piechoty 1
    41-500 Chorzów
  • tel: (0-32) 349-38-75
  • email: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
Jesteś tutaj: Instytut FizykiAktualnościPraca dr. Pawła Zajdla w Science

Praca dr. Pawła Zajdla w Science

  W dobie rosnącej ceny ropy i jej pochodnych poszukuje się metod pozwalających obniżyć końcowy koszt benzyny lub zwiększyć sprawność jej spalania. W przypadku silników o zapłonie iskrowym, opisywanym cyklem Otta, efektywność jest tym wyższa im wyższy jest stopień sprężania. Wymusza to używanie paliw wysokooktanowych, które nie detonują przy wysokiej kompresji mieszanki. Do opisu jakości benzyny używa się liczby oktanowej, która często na dystrybutorach podawana jest obok enigmatycznego symbolu (R+M)/2. Litery R i M są skrótami od Research Octane Number (RON) i Motor Octane Number (MON), czyli teoretycznej liczby oktanowej obliczonej na podstawie składu chemicznego paliwa oraz wartości zmierzonej na jego próbce.
  Praca, która ukazała się 25 maja w tygodniku Science, a której autorami są Z.R. Herm, B.M. Wiers, J.A. Mason, J.M. van Baten, M.R. Hudson, P. Zajdel, C.M. Brown, N. Masciocchi, R. Krishna and J.R. Long."Separation of hexane isomers in a metal-organic framework with triangular channels." [Science, 340, 960 (2013). DOI: 10.1126/science.12334071dotyczy nowej metody przetwarzania jednego ze składników benzyny - heksanu. W swojej naturalnej formie jest on mieszaniną 5 izomerów: n-heksanu o najniższej RON < 30, dwóch rozgałęzionych metylopentanów RON=75 i dwóch podwójnie rozgałęzionych dimetylobutanów RON>94. Dla jakości paliwa istotne więc jest, aby do końcowego produktu trafiały molekuły o najwyższej RON, a pozostałe powracały do dalszej izomeryzacji.

Courtesy of Science/AAAS

 

  Chociaż najprostszą metodą separacji wydawać się może destylacja, jest ona droga w skali przemysłowej w związku z koniecznością kontroli temperatury z precyzją lepszą niż różnice temperatur wrzenia składników. Dotychczasowy proces opierał się więc na sitach molekularnych bazujących na zeolitach, które ze względy na mały rozmiar porów pozwalały odseparować tylko n-heksan.
  Materiał opracowany na University of California, Berkeley, należący do klasy związków metaloorganicznych (MOF - Metal Organic Framework), selektywnie przepuszczał tylko izomery o najwyższej RON, będąc równocześnie stabilnym termicznie, co pozwala na jego potencjalne użycie na skalę przemysłową.
 Pytaniem wymagającym odpowiedzi był mechanizm tak selektywnej separacji izomerów. Udało się na nie odpowiedzieć dzięki synergicznej współpracy, której częścią były badania strukturalne przeprowadzone w NIST Center for Neutron Research (Gaithersburg, USA) przy użyciu neutronowej dyfrakcji proszkowej. Pokazały one, że dzięki trójkątnemu kształtowi oraz odpowiednim rozmiarom porów w MOF, podwójnie rozgałęzione izomery o najwyższej RON z trudem przenikają do wnętrza materiału, przelatując obok niego, podczas, gdy pozostałe są w nim zatrzymywane. Badanie te zostały uzupełnione przez symulacje komputerowe dynamiki molekularnej oraz obliczenia energii adsorpcji wewnątrz kanału.

Free business joomla templates

Distributed by SiteGround