Gas separation membrane

A method of fabricating a gas separation membrane includes providing a coextruded multilayer film that includes a first polymer layer formed of a first polymer material and a second polymer layer formed of a second polymer material, the first polymer material having a first gas permeability. The coextruded multilayer film is axially oriented such that the second polymer layer has a second gas permeability that is greater than the first gas permeability.Board of Regents, University of Texas Syste

Photoresponsive Polymer and Polymer Composite Membranes for Gas Separation

Stimuli-responsive materials, referred to as “smart” or “intelligent” materials, have gained significant attention in the separation fields, including gas separation. Among a variety of available stimuli, the use of light as a nondestructive, cost-efficient, chemical-reagent-free stimulus with a relatively fast response is very promising. Herein, we summarize and highlight the approaches applied for the synthesis of photoresponsive organic polymeric membranes, inorganic metal–organic framework thin films, and inorganic–organic mixed-matrix membranes. We discuss the application of these materials for gas separation and provide selected state-of-the-art examples from recently conducted studies. Additionally, the photoresponsive gas separation membrane testing cell plays a crucial role in evaluating and comparing the performance of photoresponsive membranes in the gas separation process. Therefore, we review the development of photoresponsive gas separation membrane testing cells along with the ascribed drawbacks and limitations. A third generation testing system designed to highlight test accuracy is proposed and discussed

Nanofiltration and gas separation membrane fabrication using layer by layer assembly of polyelectrolytes

El ensamblaje capa a capa (LBL) de polielectrolitos es un método sencillo y versátil para fabricar membranas con grupos funcionales, que permitan un buen control de las propiedades de la membrana como el grosor. En este estudio, se modificó la membrana de soporte de poliacrilonitrilo (PAN) microporoso con un sistema de multicapas de polielectrolitos débiles (PEM) compuesto por clorhidrato de poli(alilamina) (PAH) y poli(ácido acrílico) (PAA). Para optimizar las condiciones del proceso de recubrimiento PEM, la membrana de soporte PAN fue modificada primero superficialmente mediante hidrólisis alcalina (solución de NaOH), para generar una carga superficial negativa con el fin de mejorar la adhesión de la primera capa. A continuación, el soporte de poliacrilonitrilo hidrolizado (HPAN) fue modificado con polielectrolitos PAH y PAA variando su pH durante el ensamblaje para ajustar la morfología y el rendimiento de la membrana multicapa. Las membranas fueron caracterizadas mediante SEM, potencial zeta de flujo y mediciones del ángulo de contacto (agua). El pH de las soluciones de recubrimiento influyó significativamente en la morfología y el rendimiento de las membranas multicapa de polielectrolitos (PEMM): se observó una película uniformemente densa y fina a un valor de pH de solución de PAH/PAA (6,5/6,5) debido a la elevada compensación de carga intrínseca que se produce entre los dos PE, puesto que ambos PE estuvieron casi completamente ionizados a un pH de 6,5. Asimismo, se obtuvo una película delgada, pero menos densa, a un pH de la solución de PAH/PAA (2,5/8,5) en el que ambos PE estuvieron totalmente ionizados. Por otro lado, la capa más gruesa fue sintetizada mediante las combinaciones de pH de la solución PAH/PAA (2,5/4,5), donde el PAA estuvo parcialmente cargado y el PAH totalmente cargado. Los valores de permeabilidad de agua pura para las membranas PAH2.5/PAA4.5, PAH2.5/PAA8.5 y PAH6.5/PAA6.5 fueron 35,2 8,72 y 2,34 L-m-2-h-1-bar-1, respectivamente, tras el recubrimiento con cuatro capas. Sin embargo, el rendimiento de las membranas en la separación de gases fue muy bajo. Los resultados de este estudio demuestran claramente el potencial de utilizar el pH de la solución de PEs débiles como parámetro de ajuste para preparar PEMMs para aplicaciones específicas<br /

Woven Stainless-Steel Mesh as a Gas Separation Membrane for Alkaline Water-Splitting Electrolysis

A 316-grade woven stainless-steel mesh membrane was investigated as a gas-separation membrane for alkaline water-splitting electrolysis. Its resistance was measured using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and linear sweep voltammetry (LSV), with the conclusion that it presented approximately half the resistance of a comparable commercial alternative (ZirfonTM). Its gas-separation performance was analysed using gas chromatography (GC) at 140 mA cm−2, where it achieved 99.25% purity at the hydrogen outlet of the electrolyser. This fell to 97.5% under pumped circulation, which highlights that it is sensitive to pressure differentials. Nevertheless, this mixture is still more than a factor two inside the upper flammability limit of hydrogen in oxygen. It is hoped that such a low-cost material may bring entry-level electrolysis to many hitherto discounted applications