Ученые определили параметры материалов для извлечения гелия из природного газа

Ученые федерального исследовательского центра (ФИЦ) «Институт катализа СО РАН» провели скрининг более 10 тыс. вариантов металл-органических координационных полимеров (МОКП), которые возможно использовать для извлечения гелия из природного газа. Они определили шесть критериев и диапазон основных параметров таких соединений, что поможет создавать более эффективные материалы, сообщили в пресс-службе центра.

Гелий широко используют в разных областях промышленности — авиа- и ракетостроении, электронной индустрии, производстве полупроводников и гелий-неоновых лазеров. Гелий — второй по распространенности газ во Вселенной после водорода, его массовая доля составляет 24-25%. Но концентрация его в атмосфере очень мала — всего 0,0005%. В промышленных объемах гелий добывают из природного газа. Мировой объем производства в 2023 году составил 170 млн кубометров, из которых 8 млн приходится на Россию.

«Перспективные материалы для получения гелия — металл-органические координационные полимеры (МОКП). Они представляют собой пористые материалы, состоящие из металлических кластеров, соединенных между собой органическими структурными единицами. Их комбинируют и получают разные кристаллические структуры, в пористом пространстве которых происходит газоразделение. Таких комбинаций — десятки миллионов. Ученые ИК СО РАН провели скрининг 10 тысяч вариантов соединений методом in silico с помощью моделирования, чтобы определить, какие параметры влияют на эффективность МОКП», — сообщили в пресс-службе.

Как рассказал научный сотрудник отдела материаловедения и функциональных материалов ФИЦ «ИК СО РАН» Иван Гренев, по результатам скрининга ученым удалось выделить шесть структурных параметров, которые влияют на эффективность материала в процессе газоразделения гелий-содержащих смесей. «Это лимитирующий размер пор, наибольший диаметр полости, доступная площадь поверхности, доступный объем пор, плотность и пористость. И если наша структура попадает в этот диапазон, то можно ожидать, что они будут крайне эффективными для выделения гелия», -приводит слова ученого пресс-служба.

Результаты работы могут использоваться на практике для производства сорбентов и оптимизации условий работы установок разделения газов методом короткоцикловой адсорбции (КЦА) на таких российских предприятиях, как Амурский и Оренбургский ГПЗ, добавили в пресс-службе.