Новый материал эффективно разделяет водородные изотопы
Ученые из Ливерпульского университета разработали новый гибридный материал, способный приблизить появление свободной от углерода термоядерной энергии.
Разделение трех водородных изотопов (водорода, дейтерия и трития) – ключевой процесс термоядерной технологии. Но современные способы неэффективны, потребляют много энергии. Ученые из Ливерпульского университета разработали гибридные пористые органические ячейки, повышающие производительность разделения путем кинетического квантового просеивания (ККП), сообщает phys.org. Выводы исследования опубликованы в Science.
Методика будет полезна для различных сфер. Дейтерий используется в энергетике и медицине.
Команда профессора Эндрю Купера впервые представила пористые органические ячейки в 2009-м. Материал использовался для разделения изомеров ксилола, благородных газов и хиральных молекул. Но отфильтровать дейтерий из смеси с водородом таким способом сложно – изотопы в нормальных условиях имеют одинаковый размер и форму. Соединив ячейки с маленькими и большими порами, ученые получили материал, решающий эту проблему. Эффективность разделения протестировала команда доктора Майкла Хиршера из Института интеллектуальных систем Макса Планка.
«Разделение водородных изотопов – один из сложнейших молекулярных процессов в своем роде, — сказал Купер. – Ключевым фактором к успеху является размер пор, обеспечивающий высокую избирательность без поглощения нецелевых веществ. Наш подход позволяет точно управлять параметром, создавая проход для отдельного атома водорода. Он идеально подходит для методик, вроде ККП».
Структурные исследования, проведенные британскими и американскими учреждениями, помогли ливерпульской команде создать избирательные, твердотельные реакции, обеспечивающие управление размером пор. Хотя конечный материал эффективно отделяет дейтерий от водорода, он характеризуется слишком низкой идеальной рабочей температурой (30 К или -243°С). Команда разрабатывает структуры, рассчитанные на более теплые условия.
