Földgáz-tárolás

Shaoyi Jiang, a Calforniai Egyetem Berkeley-ben dolgozó kutatója – aki korábban Gubbins tanítványa volt – azt tanulmányozza, mennyire használható fel az adszorpció a gáztartályok nyomásának csökkentésére. "Jelenleg két módszer használatos. Az egyik, hogy a cseppfolyós gázt hûtött tartályokban tartják – ez igen költséges –, a másik pedig a szobahômérsékletû, nagynyomású tárolás" – mondja Gubbins. Ez utóbbi módszer használatos gázüzemû autóknál és buszoknál. De ôszintén szólva, nem különösen tûnik vonzónak. "Egyrészt az emberek nem akarnak úgy vezetni, hogy egy nagynyomású tartály van a hátuk mögött, másrészt pedig egy ilyen tartálynyi gázzal nem jut túl messzire az autó."

Grafitpórus (kék vonalak) négy rétegnyi metánmolekulával (lila) kitöltve. A pórusátmérô (amit a fal legkülsô szénatomjainak középpontja között mérnek) 19 angström, azaz a metán átmérôjének ötszöröse.


A hagyományos nagynyomású tartályok esetében – ilyen például a propán-bután palack is – a gázt úgymond beleerôltetik a tartályba. Ez azt jelenti, hogyha több gázt akarunk berakni, nagyobb nyomás szükséges. "A célunk az, hogy megmutassuk: ha valamilyen mikropórusos anyagot helyezünk a tartályba, akkor azonos mennyiségû gát kisebb nyomáson lehet tárolni" – mondja Jiang.

A pittsburghi Connection Machine segítségével Gubbins és Jiang azt szimulálták, hogyan kötôdik meg a metán párhozamos szénrétegeken. "A szénatomok vonzóereje a póruson kívül is érezhetô, és ez az erô sok gázmolekulát a pórus belsejébe vonz – így a külsô nyomás csökken. Ennek eredményeképp a palackban lévô nyomás kicsi lesz, míg a metán sûrûsége a pórusokban nagy marad."

Jiang és Gubbins szerint az optimális pórusátmérô két metánmolekulányi. Miután az elsô réteg megkötôdik mindkét falon, a szénatomok vonzóereje drasztikusan csökken. "Így azok a metánmolekulák, amelyek nem érintkeznek közvetlenül a fallal, kevésbé lesznek megkötve. Egy durva hasonlat lehet a mágnes és a vasreszelék esete. Az elsô egy-két rétegnyi vas erôsen kötôdik, a többi viszont már egyre gyengébben és lazábban" – mondja Gubbins.

Gubbins szerint a jövôben a szuperszámítógépek segítségével olyan adszorpciós problémák is vizsgálhatók lesznek, amelyek még a mai gépeknek túl nehezek. Például jelenleg a szimulációk csupán a másodperc pár milliárdod részéig tudják nyomon követni ezeket a folyamatokat, pedig a természetben sok folyamat van, ami ennél tovább tart. Nem hinném, hogy a szuperszámítógépek valaha is feleslegessé teszik a kísérleti munkát, de legalább le tudják szûkíteni az anyagok körét, amelyeket érdemes a laboratóriumban is megvizsgálni" – mondja Gubbins.

[Vissza]