• Articles
• admin

uma nova e inovadora maneira de armazenar metano poderia acelerar o desenvolvimento de carros movidos a gás natural que não exigem as altas pressões ou temperaturas frias dos veículos de gás natural comprimido ou liquefeito de hoje.

o gás Natural é mais limpo do que a gasolina, e hoje existem mais de 150.000 veículos de gás natural comprimido (GNV) na estrada nos Estados Unidos, a maioria deles caminhões e ônibus. Mas até que os fabricantes possam encontrar uma maneira de colocar mais metano em um tanque a pressões e temperaturas mais baixas, permitindo um maior alcance de direção e menos problemas na bomba, é improvável que os carros de passageiros adotem o gás natural como combustível.Os químicos da UC Berkeley desenvolveram agora um material poroso e flexível-uma chamada estrutura Metal — orgânica (MOF) – para armazenar metano que aborda esses problemas. O MOF flexível colapsa quando o metano é extraído para funcionar o motor, mas se expande quando o metano é bombeado a uma pressão moderada, dentro da faixa produzida por um compressor doméstico.”Você poderia potencialmente encher em casa”, disse Jeffrey Long, professor de química da UC Berkeley que liderou o projeto.

o MOF flexível pode ser carregado com metano, o principal ingrediente do gás natural, a 35 a 65 vezes a pressão atmosférica (500-900 psi), enquanto os veículos de gás natural comprimido (CNG) comprimem o gás natural em um tanque vazio sob 250 atmosferas (3.600 psi).

os veículos de gás natural liquefeito (GNL) operam a pressões mais baixas, mas requerem isolamento significativo no sistema de tanques para manter o gás natural a menos-162 graus Celsius (menos-260 graus Fahrenheit) para que permaneça líquido.

Next-gen ng veículos
Long disse que a próxima geração de veículos a gás natural vai exigir um material que liga o metano e embala-lo mais densamente no tanque de combustível, proporcionando um maior driving range. Um dos principais problemas tem sido encontrar um material que absorve o metano a uma pressão relativamente baixa, como 35 atmosferas, mas dá tudo a uma pressão onde o motor pode operar, entre 5 e 6 atmosferas. Os MOFs, que têm muita área de superfície interna para adsorver gases — ou seja, para que as moléculas de gás grudem nas superfícies internas dos poros-e os armazenem em alta densidade, são um dos materiais mais promissores para armazenamento de gás natural adsorvido (ANG).

“este é um grande avanço tanto em termos de capacidade quanto de gerenciamento térmico”, disse Long. “Com esses novos MOFs flexíveis, você pode chegar a capacidades além do que se pensava ser possível com MOFs rígidos.”

entre as outras vantagens dos MOFs flexíveis, Long diz, É que eles não aquecem tanto quanto outros absorvedores de metano, então há menos resfriamento do combustível necessário.”Se você encher um tanque que tem adsorvente, como carvão ativado, quando o metano se liga, libera calor”, disse ele. “Com nosso material, parte desse calor muda a estrutura do material, então você tem menos calor para se dissipar, menos calor para gerenciar. Você não precisa ter tanta tecnologia de resfriamento associada ao enchimento do tanque.”

o material MOF flexível pode talvez até ser colocado dentro de um saco semelhante a um balão que se estende para acomodar o MOF em expansão à medida que o metano é bombeado, de modo que parte do calor liberado vai para esticar o saco.Long e seus colegas do Instituto Nacional de padrões e Tecnologia e na Europa publicarão suas descobertas on-line em outubro. 26 antes da publicação na revista Nature.

melhorar o armazenamento a bordo de gás natural
o gás Natural de poços de petróleo é um dos combustíveis fósseis mais baratos e limpos hoje, amplamente utilizado para aquecer casas, bem como na fabricação e para produzir eletricidade. Ainda não foi amplamente adotado no setor de transporte, no entanto, por causa dos caros e grandes tanques de combustível comprimido a bordo. Além disso, a gasolina embala mais de três vezes a densidade de energia por volume como gás natural, mesmo quando comprimida para 3.600 psi, o que resulta em veículos a gás natural com um alcance de condução mais curto por preenchimento.

para avançar no armazenamento de gás natural a bordo, a Ford Motor Company se uniu à UC Berkeley neste projeto, com financiamento da Agência de projetos de Pesquisa Avançada–energia (ARPA-E) do Departamento de energia dos EUA. A Ford é líder em veículos CNG / propano com mais de 57.000 vendidos nos EUA desde 2009, mais do que todas as outras grandes montadoras dos EUA combinadas.De acordo com Mike Veenstra, do grupo de pesquisa e engenharia avançada da Ford em Dearborn, Michigan, a Ford reconheceu que a ANG tem o potencial de reduzir o custo de Tanques a bordo, compressores de estações e combustível, além de servir para aumentar o alcance de condução de veículos movidos a gás natural dentro do espaço limitado de carga.”O armazenamento de gás Natural em materiais porosos fornece a principal vantagem de ser capaz de armazenar quantidades significativas de gás natural a baixas pressões do que o gás comprimido nas mesmas condições”, disse Veenstra, o principal investigador deste projeto ARPA-E. “A vantagem da baixa pressão é o benefício que ela oferece tanto a bordo do veículo quanto a bordo da estação. Além disso, a aplicação de baixa pressão facilita novos conceitos, como tanques com espessuras de parede reduzidas, juntamente com conceitos conformáveis que ajudam a diminuir a necessidade de atingir a capacidade volumétrica equivalente de GNV comprimido a alta pressão.”Há muito tempo explora MOFs como adsorventes de gás há uma década, na esperança de usá-los para capturar dióxido de carbono emitido por usinas de energia ou armazenar hidrogênio em veículos movidos a hidrogênio, ou para catalisar reações de gás para a indústria. No ano passado, no entanto, um estudo da Berend Smit, da UC Berkeley, descobriu que os MOFs rígidos têm uma capacidade limitada de armazenar metano. O estudante longo e graduado e o primeiro autor Jarad Mason recorreram a MOFs flexíveis, observando que eles se comportam melhor quando o metano é bombeado para dentro e para fora.

os MOFs flexíveis testados são baseados em átomos de cobalto e ferro dispersos por toda a estrutura, com ligações de benzenedipirazolato (bdp). Tanto o cobalto (bdp) quanto o ferro (bdp) são altamente porosos quando expandidos, mas encolhem para essencialmente sem poros quando colapsados.

seus primeiros experimentos com esses compostos já ultrapassam os limites teóricos para MOFs rígidos, disse Long. Esta é uma descoberta fundamental que agora precisa de muita engenharia para descobrir a melhor forma de aproveitar essas novas propriedades adsorventes.Ele e seus colegas também estão desenvolvendo MOFs flexíveis para armazenar hidrogênio.

os co-autores da UC Berkeley são Julia Oktawiec, Mercedes Taylor, Jonathan Bachman e Miguel Gonzalez. Para executar estruturais e termodinâmicos estudos do MOFs com e sem gás metano, a equipe colaborou com Mateus Hudson e Craig Brown, do NIST; Julien Rodriguez e Felipe Llewellyn de Aix-Marseille Universidade na França; Antonio Cervellino do Paul Scherrer Institute, em Villigen, Suíça; e Antonietta Guagliardi e Norberto Masciocchi da.Sca.Laboratório em Como, Itália.
INFORMAÇÕES RELACIONADAS

• Metano armazenamento flexível de metal–organic frameworks com intrínsecas de gestão térmica (Natureza)
• Jeff Longo do website do grupo
• Novo material de captura de carbono pela metade do custo de energia (Março de 2015)
• Novo material reduz os custos de energia de separação de gás para a indústria de plásticos e combustíveis (Março de 2012)
• Avanço na concepção mais barato, mais eficientes catalisadores para células a combustível (fevereiro de 2012)