959 Membrana de intercambio molecular a base de silicio poroso

Después de que Lu Zhou regresó a Jinling, planeó ir a otro retiro y no quería salir de su casa hasta que resolviera la hipótesis de Riemann. Sin embargo, tenía demasiada responsabilidad.

Yang Xu, director del Instituto de Materiales Computacionales, lo llamó para pedir ayuda.

Llamó sobre el proyecto de batería de litio-aire, que se estableció hace un par de años.

Lu Zhou estaba bastante sorprendido. Hasta finales del año pasado, los informes del Instituto de Materiales Computacionales mostraron que habían estado haciendo progresos significativos en la investigación de las baterías de litio-aire.

Sin embargo, ¿parecía que todo iba cuesta abajo este año?

Wang Peng llevó a Lu Zhou al Instituto de Estudios Avanzados, y en el momento en que Lu Zhou entró en el laboratorio, Yang Xu lo agarró del brazo y pidió ayuda.

"¡Por favor, ayúdame! ¡No puedo … hacer esto más! "

“Cállate, habla bien. Estoy aquí. No es como si estuvieras en tu lecho de muerte, dime qué pasa, veré si puedo ayudarte … "

Lu Zhou estaba sorprendido por el estado mental de Yang Xu.

Después de convertirse en el director del Instituto de Materiales Computacionales, dirigió muchos proyectos exitosos y resolvió muchos problemas de investigación de la ciencia de los materiales.

No era inusual que un tipo como él, que estaba a la vanguardia de la investigación científica, encontrara problemas difíciles, pero esta vez se sintió diferente …

Honestamente, Lu Zhou tenía curiosidad sobre qué tipo de problema podría atormentar a este tipo a este nivel.

Yang Xu: "¿Recuerdas esa membrana porosa de intercambio molecular de silicio que mencioné en el informe de progreso de la investigación hace un tiempo?"

Lu Zhou pensó en el informe y asintió.

"Creo que sí."

Yang Xu suspiró y dijo: "Bueno, de acuerdo con nuestro análisis experimental, encontramos que cuando este tipo de material de silicio poroso se coloca bajo una cierta diferencia de presión, las moléculas de gas en el lado de alta presión transportan lentamente moléculas de un diámetro específico a El lado de baja presión. Nuestro equipo de proyecto siguió inmediatamente esta investigación e hizo una membrana de intercambio capaz de seleccionar moléculas de gas en el rango de diámetro de 3.4-3.5A ".

Lu Zhou: "¿No es eso algo bueno?"

El diámetro de la molécula de oxígeno era 3.46A, que resultó estar dentro de este rango. Aunque las moléculas de gas argón tenían un diámetro de 3.4A, que también estaba dentro del rango de detección, el argón rara vez se encontraba en la naturaleza, por lo que no tuvo un efecto significativo.

"No es bueno en absoluto". Yang Xu frunció el ceño y sacudió la cabeza. Luego dijo: "Los límites superior e inferior del rango de detección no son fijos; cambian con la presión … ¿Ves lo que estoy tratando de decir? "

Lu Zhou tenía una expresión de realización.

"Oh, ya veo, veo dónde está el problema".

Básicamente, esta membrana porosa de intercambio molecular basada en silicio era como una red de pesca flexible. Cuando la red de pesca se expandió, también lo hicieron los agujeros de la red de pesca …

Por lo tanto, la única solución era mantener una presión de aire constante en ambos lados, para garantizar que solo las moléculas de oxígeno pudieran pasar a través de la membrana …

Pero eso era obviamente imposible.

Yang Xu dejó en claro que el rango de detección cambió linealmente con la diferencia de presión entre los dos lados.

Olvídese de los costos técnicos de mantener la presión del aire a un nivel tan preciso, desde un punto de vista de seguridad, era peligroso permitir que ocurriera una reacción redox en niveles de oxígeno inestables.

El litio metálico no era una broma, ¡podía explotar espontáneamente en cualquier momento!

Si hubiera alguna cantidad de contaminación, tendrían una bomba en sus manos.

"Hemos estado atrapados aquí durante medio año". Yang Xu sacudió la cabeza y dijo: "Intentamos todo lo que pudimos".

Lu Zhou pensó por un segundo y dijo: “¿Tienes alguna simulación? Déjame ver."

"Sígueme."

Yang Xu caminó junto a una computadora y presionó el mouse. Poco después, se presentó en la pantalla una imagen de composición tridimensional de una membrana de intercambio molecular basada en silicio con una estructura de red porosa frente a Lu Zhou.

Yang Xu señaló la imagen en la pantalla y habló.

"Hemos tratado de aumentar la presión superficial en un lado de la membrana de intercambio, lo que hace que las moléculas de cierto diámetro pasen a través de la membrana de intercambio molecular a una velocidad constante …"

Yang Xu volvió a hacer clic en el mouse.

Aparecieron puntos verdes y rojos a los lados de la membrana de intercambio molecular, y comenzaron a juntarse hacia la superficie de la membrana.

"… Cuando la presión superficial de la membrana alcanza el nivel A, las moléculas de oxígeno comienzan a moverse a través de la membrana de intercambio molecular, hacia la cámara de intercambio de gas de la batería de litio-aire. Pero cuando la presión de la superficie continúa aumentando, lo que aumenta la diferencia de presión, el nitrógeno también comenzará a pasar a través de la membrana de intercambio …

"Sin embargo, aunque la diferencia de presión cambia de A a B, una cantidad significativa de moléculas de nitrógeno ya han penetrado lentamente a través de la membrana".

Los puntos rojos en la pantalla, que representaban moléculas de nitrógeno, habían pasado a través de la membrana de intercambio, haciendo contacto con el ánodo de litio.

Lu Zhou miró la demostración de software de Yang Xu y tenía una expresión digna en su rostro.

Después de la manifestación, Yang Xu suspiró y se sentó en la silla de la computadora.

“Hemos encontrado soluciones para moléculas de agua, dióxido de carbono e incluso moléculas de monóxido de carbono y dióxido de azufre. Pero el nitrógeno … es demasiado complicado. Son como un montón de moscas, son imposibles de atrapar ".

Aunque el nitrógeno podría usarse como gas protector en la mayoría de las situaciones, como en la industria alimentaria, no era aplicable a las baterías de litio-aire. Principalmente porque el nitrógeno reaccionaría con litio, formando Li3N.

Si el gas nitrógeno penetrara en el sistema de circulación de la batería de litio-aire, la batería completa se destruiría en unos pocos ciclos.

La razón por la cual las baterías de litio-aire eran tan difíciles de producir era que el litio era altamente reactivo. La cantidad de impurezas que debían eliminarse era extremadamente alta.

En el pasado, el famoso laboratorio Almaden de IBM intentó investigar las baterías de litio y aire. Incluso utilizaron algún tipo de tecnología informática distribuida, colocando cada átomo de oxígeno con precisión en el ánodo de litio …

El resultado final fue obvio. Fracasaron miserablemente.

Incluso el rico y poderoso IBM tuvo que cortar este proyecto que quema dinero.

A pesar de que el Instituto de Materiales Computacionales había encontrado cierto éxito con su investigación, si no podían deshacerse de las impurezas en el gas, su investigación se volvería totalmente inútil.

Antes de pedir ayuda a Lu Zhou, Yang Xu y su equipo de proyecto de batería de litio-aire estuvieron atrapados en este cuello de botella durante medio año. No habían podido hacer ningún progreso.

Yang Xu sabía que si él no podía resolver este problema él mismo, nadie más en el Instituto de Estudios Avanzados podría hacerlo, excepto el padre de la ciencia de los materiales computacionales: el profesor Lu.

Sin embargo, aunque Lu Zhou confiaba en sus propias habilidades, no pudo encontrar una solución.

Él reflexionó durante mucho tiempo y dijo: "Voy a echar un vistazo. Si encuentro algo, te lo diré ".

Al ver cómo incluso Lu Zhou no podía pensar en una solución, Yang Xu perdió la esperanza gradualmente.

"… Gracias."

Peor a peor, tendría que renunciar a esta ruta técnica y comenzar a investigar otras direcciones.

Lu Zhou no se dio cuenta de lo desesperado que era Yang Xu, por lo que sonrió torpemente y habló.

"De nada…"

¡Este proyecto de investigación podría valer miles de millones, o incluso billones!

No me interesa el dinero, pero este proyecto de investigación es valioso. Vale la pena intentarlo…

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