Chemische ingenieurs van EPFL hebben voor het eerst aangetoond dat een atoomdik grafeenmembraan zeer efficiënt gasmengsels kan scheiden. Het "ultieme" membraan is schaalbaar, waardoor het een doorbraak is voor industriële gasscheiding.

Gemengde gassen scheiden, zoals lucht, in hun afzonderlijke componenten is een proces met meerdere industriële toepassingen, inclusief biogasproductie, luchtverrijking bij metaalbewerking, verwijdering van giftige gassen uit aardgas, en waterstofterugwinning uit ammoniakfabrieken en olieraffinaderijen.

Gasscheiding vindt meestal plaats met behulp van synthetische membranen gemaakt van polymeren (bijvoorbeeld cellulose) of andere materialen. In recente jaren, onderzoek is gericht op wat velen het "ultieme" membraan noemen:een laag grafeen, een enkel atoom in dikte, waarvan nu is aangetoond dat het de dunste moleculaire barrière is en dus het meest efficiënte membraan, biedt uitstekende doorlaatbaarheid gecombineerd met robuustheid en schaalbaarheid.

Echter, vooruitgang bij de ontwikkeling van grafeen stuitte op twee "knelpunten":ten eerste, een gebrek aan methoden om moleculaire poriën in de grafeenlaag op te nemen, en ten tweede, een gebrek aan methoden om daadwerkelijk mechanisch robuust te produceren, scheur- en scheurvrij, membranen met een groot oppervlak.

Nutsvoorzieningen, in een doorbraak die beide problemen oplost, het team van Kumar Varoon Agrawal bij EPFL Wallis Wallis heeft een groot gebied ontwikkeld, enkellaags grafeenmembraan dat waterstof van methaan kan scheiden met een hoog rendement (scheidingsfactor tot 25), en een ongekende waterstofpermeantie van een porositeit die slechts 0,025% was.

Het membraan bevat nanoporiën waardoor waterstof kan doordringen, voor wat bekend staat als "gaszeven". Het membraan was stabiel bij industriële drukken en temperaturen (minimaal tot 7 bar en 250 ºC). Maar belangrijker, het team was in staat om een ​​oppervlak van 1 vierkante millimeter te produceren - aanzienlijk groter dan eerdere rapporten, waar slechts een paar vierkante micrometer kon worden gesynthetiseerd zonder scheuren. De groep van Agrawal werkt nu aan het opnemen van een hogere dichtheid van nanoporiën in grafeen, om grafeen zijn ware potentieel te laten realiseren.

"De nieuwe techniek om een ​​scheurvrije grafeenlaag te produceren, zal een grote bijdrage leveren aan het realiseren van de ultieme prestaties van de atoomdikke grafeenmembranen voor een aantal belangrijke chemische scheidingen, waaronder koolstofafvang, waterstofterugwinning en zuivering van schoon drinkwater, ', zegt Agrawal.