Minúsculos compostos podem armazenar metano em carros

Minúsculos compostos podem armazenar metano em carrosAs pressões mais baixas significam que os tanques podem ser mais leves e adequados para os carros, diz Michael Deem. Eles também podem oferecer a possibilidade de que os clientes possam se abastecer nas linhas de fornecimento de gás doméstico. (Crédito: atTRAZIONE MOTORI / Flickr)

COs que são movidos a gás natural são considerados eficientes e ecologicamente corretos, mas obter gás suficiente a bordo para torná-los práticos é um obstáculo.

Moléculas sintéticas minúsculas chamadas estruturas orgânicas de metal (MOFs) são uma solução de armazenamento possível.

Os MOFs são compostos em nanoescala de íons metálicos ou aglomerados conhecidos como unidades secundárias de construção (SBUs) e ligantes de ligação orgânica, ou ligantes. Esses vinculadores mantêm as SBUs juntas em uma rede esponjosa que pode capturar e armazenar moléculas de metano em um tanque sob pressão. Quando a pressão é aliviada, a rede libera o metano para uso.

Como existem dezenas de milhares de MOFs possíveis, é uma tarefa difícil sintetizá-los para testes. Os pesquisadores recorreram ao uso de computadores para modelar candidatos com as qualidades certas.

Uma equipe liderada pelo bioengenheiro da Universidade Rice, Michael Deem, deu um passo adiante; Eles usaram um algoritmo personalizado para não apenas projetar rapidamente novas configurações de MOF capazes de armazenar gás natural comprimido - também conhecido como metano - com alta “capacidade de entrega”, mas que podem ser sintetizados de forma confiável a partir de moléculas comerciais precursoras.

E aqui está um bônus útil: o algoritmo também rastreia as rotas para a síntese.

Deem e seus colegas da Rice, do Lawrence Berkeley National Laboratory e da University of California-Berkeley relataram seus resultados no Journal of Physical Chemistry C.

"Os MOFs estão sendo comercializados para armazenamento de metano em veículos agora", diz Deem.
Encha-se em casa?

As vantagens de usar o MOF como um meio de armazenamento são muitas e começam com uma capacidade aumentada em relação aos cilindros pesados ​​e de alta pressão em uso atual. O estudo descobriu que os MOFs 48 batem o melhor disponível atualmente, um composto chamado MOF-5, tanto quanto 8 por cento.

O programa aderiu às condições do Departamento de Energia dos EUA de que um MOF ideal armazenaria metano na barra 65 (pressão atmosférica ao nível do mar é de um bar) e liberá-lo na barra 5.8, tudo em 298 kelvins (cerca de 77 graus Fahrenheit). Essa pressão é significativamente menor do que os tanques de GNV padrão, e a temperatura é muito maior do que os tanques de gás natural liquefeito que devem ser resfriados a menos 260 graus F.

Menores pressões significam que os tanques podem ser mais leves e feitos para se adequar melhor aos carros, diz Deem. Eles também podem oferecer a possibilidade de que os clientes possam se abastecer nas linhas de fornecimento de gás doméstico.

O algoritmo do grupo Deem foi adaptado de um projeto anterior para identificar zeólitos. Os pesquisadores conduziram cálculos de Monte Carlo em moléculas precursoras quase 57,000, modificando-os com reações de química sintética através do computador para descobrir quais seriam os MOFs com a melhor capacidade de entrega - a quantidade de combustível que pode ser praticamente armazenada e liberada para uso.

“Nosso trabalho difere dos esforços anteriores porque estamos pesquisando o espaço de possíveis linkers de MOF especificamente para essa capacidade de entrega”, diz Deem.

Os pesquisadores esperam começar o teste do mundo real de seu melhor MOF

"Estamos muito interessados ​​em trabalhar com grupos experimentais e felizes em colaborar", diz Deem. "Temos projetos conjuntos em curso, por isso esperamos que alguns desses materiais previstos sejam sintetizados muito em breve".

O Departamento de Ciências Básicas de Energia do DOE apoiou a pesquisa.

Fonte: Rice University

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