Comprendiendo los Mecanismos de Separación de Gases Monoatómicos, Como Kr y Xe, a Través de Membranas de Zeolita DD3R Usando Dinámica Molecular
Autores: Bashmmakh, Bandar J.; Wang, Xiaoyu; Jameson, Cynthia J.; Murad, Sohail
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Comprendiendo los Mecanismos de Separación de Gases Monoatómicos, Como Kr y Xe, a Través de Membranas de Zeolita DD3R Usando Dinámica Molecular
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía térmica
Palabras clave
Gas noble
Productos de fisión
Kr
Xe
Zeolitas
Separación de gases
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Los productos de fisión de gases nobles, como Kr y Xe, se generan dentro de los reactores nucleares y actualmente se están descargando en la atmósfera. Esta práctica tiene un gran inconveniente económico debido al alto valor asociado con algunos de estos gases. Las separaciones de estos gases son económicamente prohibitivas debido al alto requerimiento energético asociado con la destilación criogénica. Los zeolitos, materiales nanoporos adecuados para procesos de separación de gases, han mostrado alta selectividad para tales separaciones. Hemos utilizado dinámica molecular no equilibrada (MD) para investigar el rendimiento de separación de la membrana zeolítica con estructura DD3R. Los efectos de la presión, la temperatura y las condiciones de alimentación de gas puro frente a mezcla se estudian en este trabajo para entender y explicar, a nivel molecular, los mecanismos de estas separaciones (Kr/Xe). Nuestros estudios han demostrado que la membrana DD3R muestra promesas para altas relaciones de selectividad de Kr sobre Xe. Las simulaciones de MD muestran concordancia con las tendencias experimentales de la permeación de gases puros y mezclados de Kr/Xe utilizando zeolito DD3R con un alto factor de separación. A pesar de la ausencia de permeación completa de Xe a través de la membrana debido a las limitaciones de la escala de tiempo de MD, nuestros resultados son suficientes para describir los mecanismos de estas separaciones.
Descripción
Los productos de fisión de gases nobles, como Kr y Xe, se generan dentro de los reactores nucleares y actualmente se están descargando en la atmósfera. Esta práctica tiene un gran inconveniente económico debido al alto valor asociado con algunos de estos gases. Las separaciones de estos gases son económicamente prohibitivas debido al alto requerimiento energético asociado con la destilación criogénica. Los zeolitos, materiales nanoporos adecuados para procesos de separación de gases, han mostrado alta selectividad para tales separaciones. Hemos utilizado dinámica molecular no equilibrada (MD) para investigar el rendimiento de separación de la membrana zeolítica con estructura DD3R. Los efectos de la presión, la temperatura y las condiciones de alimentación de gas puro frente a mezcla se estudian en este trabajo para entender y explicar, a nivel molecular, los mecanismos de estas separaciones (Kr/Xe). Nuestros estudios han demostrado que la membrana DD3R muestra promesas para altas relaciones de selectividad de Kr sobre Xe. Las simulaciones de MD muestran concordancia con las tendencias experimentales de la permeación de gases puros y mezclados de Kr/Xe utilizando zeolito DD3R con un alto factor de separación. A pesar de la ausencia de permeación completa de Xe a través de la membrana debido a las limitaciones de la escala de tiempo de MD, nuestros resultados son suficientes para describir los mecanismos de estas separaciones.