Vloeibaar metaal is een prima waterstoffilter. Het is goedkoper dan een vast membraan en kan per definitie niet scheuren, claimen Ravindra Datta en collega’s in het Journal of the American Institute of Chemical Engineers.

Zo’n scheidingsmembraan zou de grootschalige productie van waterstof binnen de petrochemische industrie een stuk eenvoudiger en goedkoper kunnen maken, vergeleken met de gecompliceerde fysisch/chemische zuiveringsprocessen zoals pressure swing adsorption die men nu nog nodig heeft.

Aan zulke membranen wordt hard gewerkt, onder meer bij ECN in Petten. De meest interessante oplossing lijkt tot nu toe een micrometers dikke laag palladium, een metaal waar waterstof vrij makkelijk doorheen kan diffunderen maar grotere moleculen niet. Palladium is echter peperduur en hoe dunner je zo’n membraan maakt, hoe groter de kans dat het voortijdig lek raakt.

Datta stelt nu voor om geen vast, maar vloeibaar metaal te gebruiken. Je sluit het op tussen twee lagen van een poreus materiaal dat kleine gasmoleculen wél doorlaat maar grotere metaalatomen niet.

Om het simpel te houden probeerde hij het met gallium, dat al bij 30 °C smelt. Als poreuze drager koos hij siliciumcarbide of grafiet. Die materialen reageren niet met gallium maar worden er wel goed door bevochtigd, zodat je vanzelf een mooie, egale metaalfilm krijgt.

Bij een realistische werktemperatuur van 500 °C bleek waterstof 35 keer zo snel door het sandwiched liquid metal membrane (SLiMM) te diffunderen als door een even dikke laag palladium. Andere gassen kwamen er niet door.

De vraag is nog wel of je het gemakkelijk kunt opschalen, en of verontreinigingen in industriële waterstofmengsels het vloeibare gallium niet aantasten. Het goede nieuws is dat je niet aan gallium vast zit: bij 500 °C zijn veel meer metalen en - vooral - metaallegeringen vloeibaar.

bron: Worcester Polytechnic Institute