Газ Ван-дер-Ваальса

[fred1996]

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.

[Munin]

Продемонстриуйте нам эту банку - будет о чём говорить. Пока больше на байку похоже.

[fred1996]

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.

[Munin]

Спасибо, в сети его ищите сами. Это ж вам интересно.

Для меня продолжает оставаться на уровне фейка.

[fred1996]

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.

[madschumacher]

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...

[AnatolyBa]

Чем это принципиально отличается от таблетки активированного угля?

[fred1996]

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.

[madschumacher]

AnatolyBa в сообщении #1197601 писал(а):

Чем это принципиально отличается от таблетки активированного угля?

степенью "активированности"? ну может там ещё какие-то "добавки".

fred1996 в сообщении #1197603 писал(а):

А каким газом заправляют большинство авто?

Бензином?
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... Показалось, что " сжижженный газ" -- это метан. А это в основном пропан.

Значит да -- метан тоже в приоритете.

[rockclimber]

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 (У нас все не так шло, если честно )
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.

[Munin]

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.

[demir]

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...

[fred1996]

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.

[demir]

-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

[madschumacher]

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. 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 ). 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).

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)...