2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки





Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение05.03.2017, 07:09 


09/10/15
1168
San Jose, USA
Имел тут на днях разговор с приятелем - профессором университета Миссури.
Он закорешился с одним швейцарским ученым, работающим сейчас в области condensed matter. Зовут его Peter Pfeifer.
https://physics.missouri.edu/people/pfeifer
Он придумал способ хранения метана, имеющего плотность жидкой фазы, но тем не менее это газ, сохраняющий свое состояние практически при небольшой отрицательной температуре (-30С) за счет ван-дер-вальсовских сил в присутствии графитовой оболочки.
Практически газ в таком состоянии может храниться даже в открытой графитовой банке. Он демонстрировал небольшую банку с 400 гр. этого сконденсированного газа при обычном атмосферном давлении.
Сейчас он ведет переговоры с американскими энегретическими компаниями, заинтересоваными в транспортировке такого газа. Дело в том, что чтобы ввести газ в такое состояние или вывести его оттуда практически не нужны никакие энергозатраты. Нужно просто слегка изменить баланс температуры и давления, а так же контант с особым пористым графитом. Так-же он ведет переговоры с Фольксвагеном на предмет того, какие нужно внести конструкторские изменения в автомобильные двигатели, чтобы непосредственно заправлять авто таким газом. Насколько мне передал приятель, соорудить такой двигатель намечено примерно на 2020 год, а в серию запустить в 2024 году.
Хотелось бы услышать мнение специалистов на эту тему. Как такое возможно и в чем там физика. Сам Пфайфер начинал как физик-теоретик, но последние годы увлекся экспериментальной физикой на основе своих теоретических исследований.

 Профиль  
                  
 
 Re: Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение05.03.2017, 14:26 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63048
Продемонстриуйте нам эту банку - будет о чём говорить. Пока больше на байку похоже.

 Профиль  
                  
 
 Re: Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение05.03.2017, 17:44 


09/10/15
1168
San Jose, USA
Пока что мне удалось надыбать это то, что Пфайфер известен своими теоретическими изысканиями в области применения теории фракталов к физике поверхностей.
То есть в сети его можно искать по ключевым словам: pfeifer и fractal.

 Профиль  
                  
 
 Re: Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение05.03.2017, 18:39 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63048
Спасибо, в сети его ищите сами. Это ж вам интересно.

Для меня продолжает оставаться на уровне фейка.

 Профиль  
                  
 
 Re: Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение06.03.2017, 02:18 


09/10/15
1168
San Jose, USA
https://physics.missouri.edu/news/prof- ... rack-award

Резервуары представляют очень легкий пористый графит с сумасшедшей Площадью поверхности. Графитовая банка объемом примерно литр в виде толстого графитового стержня весом около 200 грамм способна сконденсировать практически при обычных давлениях и температуре 400 грамм метана в поверхностном слое в несколько атомов. Причем газ захватывается и освобождается небольшой регулировкой давления близкого к обычному атмосферному. Пфайфер сейчас работает над этой проблемой в тесном сотрудничестве с Carlos Wexler - учеником нобелевского лауреата 2016 года David Thouless. Сейчас Пфайфер опять укатил в свою Швейцарию на переговоры с Фольксвагеном насчет двигателя. Вернется в апреле, когда вторично пригласил в свою лабораторию моего приятеля с женой - оба физики. Они мне обещали снять все на видео, если разрешат. К сожалению, как вы понимаете, я во всех этих теориях никакой, объяснения моего приятеля я понял только поверхностно, а выступать испорченным телефоном неохота. Вот я и просил прокомментировать знающих людей в чем тут может быть физика явления, которое имеет место быть без всякого сомнения, поскольку на эту тему уже проводились и конференции и вкладываются огромные средства.

 Профиль  
                  
 
 Re: Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение06.03.2017, 10:33 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1110
Munin в сообщении #1197424 писал(а):
Для меня продолжает оставаться на уровне фейка.

Да нет, это весьма популярная тема исследования (правда, про метан в этом контексте слышу впервые). Физика процесса простая -- газ адсорбируется на большой пористой поверхности, или же заходит внутрь между слоями какого-нибудь кристалла, например (образуя нечто похожее на клатраты / интерколяты). В результате чего (из-за того, что он связан) он не имеет своих "плохих" свойств. Например, водород становится невзрывоопасным, а фтор -- не таким активным.

Но нафиг это делать для метана -- мне не очень понятно... :?

 Профиль  
                  
 
 Re: Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение06.03.2017, 10:58 
Заслуженный участник


21/09/15
645
Чем это принципиально отличается от таблетки активированного угля?

 Профиль  
                  
 
 Re: Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение06.03.2017, 11:07 


09/10/15
1168
San Jose, USA
Ну вот те раз.
А каким газом заправляют большинство авто?
Кстати, параллельно ведутся исследования и для водорода.
И потом сланцевый газ - это в основном метан.

-- 06.03.2017, 00:08 --

AnatolyBa в сообщении #1197601 писал(а):
Чем это принципиально отличается от таблетки активированного угля?


Утверждается, что при легком изменении давления метан либо поглощается графитом, либо полностью освобождается.

 Профиль  
                  
 
 Re: Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение06.03.2017, 12:17 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1110
AnatolyBa в сообщении #1197601 писал(а):
Чем это принципиально отличается от таблетки активированного угля?

степенью "активированности"? :lol: ну может там ещё какие-то "добавки". :roll:
fred1996 в сообщении #1197603 писал(а):
А каким газом заправляют большинство авто?

Бензином? :lol1:
Ну а по поводу метана --у него все-таки не такая низкая температура кипения при атмосферном давлении (выше, чем у жидкого азота), а при повышении давления -- ещё выше.
Ааа, меня перекрыло... :facepalm: Показалось, что " сжижженный газ" -- это метан. А это в основном пропан.

Значит да -- метан тоже в приоритете. :D

 Профиль  
                  
 
 Re: Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение06.03.2017, 14:05 
Заслуженный участник


06/07/11
3367
madschumacher в сообщении #1197597 писал(а):
Munin в сообщении #1197424 писал(а):
Для меня продолжает оставаться на уровне фейка.

Да нет, это весьма популярная тема исследования (правда, про метан в этом контексте слышу впервые).
Да, мой научный руководитель в аспирантуре даже хотел на это подрядиться, но что-то пошло не так :mrgreen: (У нас все не так шло, если честно :cry: )
Я так понимаю, утверждение о фейковости относится к наличию уже готового действующего прототипа банки, которая позволяет хранить метан при -30 и атмосферном давлении и с плотностью жидкой фазы.

-- 06.03.2017, 15:08 --

fred1996 в сообщении #1197268 писал(а):
Так-же он ведет переговоры с Фольксвагеном на предмет того, какие нужно внести конструкторские изменения в автомобильные двигатели, чтобы непосредственно заправлять авто таким газом.
Надо температуру хранения дотянуть до +50 хотя бы, или просто забыть про автомобили.

 Профиль  
                  
 
 Re: Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение06.03.2017, 14:27 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63048
madschumacher в сообщении #1197597 писал(а):
Да нет, это весьма популярная тема исследования (правда, про метан в этом контексте слышу впервые). Физика процесса простая -- газ адсорбируется на большой пористой поверхности, или же заходит внутрь между слоями какого-нибудь кристалла, например (образуя нечто похожее на клатраты / интерколяты).

Это-то окей.

Не окей - то, что якобы, свойства этой поверхности "передаются" дальше другим слоям газа, которые адсорбируются на предыдущих слоях.

Разумеется, выглядит то, что вы описали, совсем не как "жидкий метан в открытой графитовой банке".

-- 06.03.2017 14:28:04 --

fred1996 в сообщении #1197557 писал(а):
Графитовая банка объемом примерно литр в виде толстого графитового стержня весом около 200 грамм

Это уже обман и подмена смысла слов. Мы знаем, что такое банка, и что такое стержень.

-- 06.03.2017 14:28:45 --

fred1996 в сообщении #1197557 писал(а):
а выступать испорченным телефоном неохота.

Вы уже им выступили. Неохота было бы - помалкивали бы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение30.03.2017, 21:32 


30/03/17
10
Или цифры приведены недостаточно точно,или....
Исходя из плотностей жидкого метана и графита не укладывается в литр. Немножко не укладывается

http://chemister.ru/Database/properties ... d=1&id=648

-- 30.03.2017, 22:32 --

http://chemister.ru/Database/properties ... d=1&id=216

-- 30.03.2017, 22:35 --

Но в любом случае именно к ван дер ваальсовым силам это не имеет отношение. Молекула метана категорически симметрична и не полярна. И сделать из нее диполь это ж какие поля нужны

-- 30.03.2017, 22:38 --

У меня была как то идея проверить возможность взаимной конденсации тетрафторметана и метана,за счет маааалого положительного зарядика на водородиках метана,и чуть большего отрицательного заряда на фториках тетрафторметана. Но...

 Профиль  
                  
 
 Re: Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение30.03.2017, 22:11 


09/10/15
1168
San Jose, USA
Речь идет не о жидкой фазе метана, а о сверхплотном газе, возникающем в присутствии очень пористого графита.
Насколько я понял из обсуждения и известных статей, это не большая проблема, засунуть метан в графит. Основная проблема, как без достаточно больших энергетических потерь достать его оттуда, причем достаточно быстро. Скажем, чтобы можно было использовать такие "графитовые стаканы" в автомобильных двигателях.
Пока есть инсайдерская информация , что ведется работа по конструированию такого двигателя в совместном проекте с Фольксвагеном. Если раньше этот Пфайфер в основном работал в своей лаборатории в университете в Миссури, то сейчас он практически полностью пропадает в швейцарской лаборатории Фольксвагена. Так что вторичный поход в его лабораторию в Миссури откладывается. А я уже дал конкретный наказ друзьям, чтобы им продемонстрировали наглядно цикл закачки-выкачки, а не просто дали подержать стакан в руках.

 Профиль  
                  
 
 Re: Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение31.03.2017, 04:38 


30/03/17
10
-30 это как бы не самая обычная температура. Поддерживать такую температуру,скажем у нас в узбекистане,продолжительное время,как бы довольно энергозатратно. Газогидраты даже получаются при более высокой температуре,хотя и при бооее высоком давлении. Думаю при низкой температуре,и повышенном давлении,и с мочевиной клатрат вполне реален. Не хочу умалять достижений американца,но как мне кажется,это не оч.переспективно

 Профиль  
                  
 
 Re: Газ Ван-дер-Ваальса
Сообщение31.03.2017, 04:38 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1110
demir в сообщении #1205053 писал(а):
Но в любом случае именно к ван дер ваальсовым силам это не имеет отношение. Молекула метана категорически симметрична и не полярна. И сделать из нее диполь это ж какие поля нужны

Как раз раз Ван-дер-Ваальсовы силы тут и к месту. :twisted: типично в химии и физике этими силами называют взаимодействия:
  • диполь - индуцированный диполь;
  • случайный диполь - случайный диполь
  • и т.д. и т.п.
Именно эти силы, по терминологии, отвечают за конденсацию инертных газов (а там уж диполь найти гораздо сложнее, чем в метане и водороде :lol: ). Ну и ненулевой дипольный момент у метана появляется при несимметричных колебаниях (в некотором смысле этот дипольный момент и отвечает за видимость метана в ИК спектрах). :wink:


demir в сообщении #1205053 писал(а):
У меня была как то идея проверить возможность взаимной конденсации тетрафторметана и метана,за счет маааалого положительного зарядика на водородиках метана,и чуть большего отрицательного заряда на фториках тетрафторметана. Но...

Так фазовые диаграммы для этой смеси давно получены (и думаю, что многократно)... :roll:

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 17 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: profrotter, Jnrty, Парджеттер, Pphantom, whiterussian, Aer, photon, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group