Membrane separation study for methane-hydrogen gas mixtures by molecular simulations

Membrane separation study for methane-hydrogen gas mixtures by molecular simulations

Direct simulation results for stationary gas transport through pure silica zeolite membranes (MFI, LTA and DDR types) are presented using a hybrid, non-equilibrium molecular dynamics simulation methodology introduced recently. The intermolecular potential models for the investigated CH₄ and H₂ gas...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Condensed Matter Physics
Datum:2017
Hauptverfasser: Kovács, T., Papp, S., Kristóf, T.
Format: Artikel
Sprache:English
Veröffentlicht: Інститут фізики конденсованих систем НАН України 2017
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156985
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Membrane separation study for methane-hydrogen gas mixtures by molecular simulations / T. Kovács, S. Papp, T. Kristóf // Condensed Matter Physics. — 2017. — Т. 20, № 2. — С. 23002: 1–13. — Бібліогр.: 32 назв. — англ.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-156985
record_format dspace
spelling Kovács, T.
Papp, S.
Kristóf, T.
2019-06-19T12:22:40Z
2019-06-19T12:22:40Z
2017
Membrane separation study for methane-hydrogen gas mixtures by molecular simulations / T. Kovács, S. Papp, T. Kristóf // Condensed Matter Physics. — 2017. — Т. 20, № 2. — С. 23002: 1–13. — Бібліогр.: 32 назв. — англ.
1607-324X
PACS: 02.70.Ns, 07.05.Tp, 68.43.-h, 68.43.Jk
DOI:10.5488/CMP.20.23002
arXiv:1706.07250
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156985
Direct simulation results for stationary gas transport through pure silica zeolite membranes (MFI, LTA and DDR types) are presented using a hybrid, non-equilibrium molecular dynamics simulation methodology introduced recently. The intermolecular potential models for the investigated CH₄ and H₂ gases were taken from literature. For different zeolites, the same atomic (Si and O) interaction parameters were used, and the membranes were constructed according to their real (MFI, LTA, or DDR) crystal structures. A realistic nature of the applied potential parameters was tested by performing equilibrium adsorption simulations and by comparing the calculated results with the data of experimental adsorption isotherms. The results of transport simulations carried out at 25°C and 125°C, and at 2.5, 5 or 10 bar clearly show that the permeation selectivities of CH₄ are higher than the corresponding permeability ratios of pure components, and significantly differ from the equilibrium selectivities in mixture adsorptions. We experienced a transport selectivity in favor of CH4 in only one case. A large discrepancy between different types of selectivity data can be attributed to dissimilar mobilities of the components in a membrane, their dependence on the loading of a membrane, and the unlike adsorption preferences of the gas molecules.
Представлено результати прямих симуляцiй для транспорту стацiонарного газу крiзь чистi кремнеземовi цеолiтовi мембрани (MFI, LTA i DDR типу), використовуючи недавно запропоновану симуляцiйну методологiю гiбридної нерiвноважної молекулярної динамiки. Моделi мiжмолекулярних потенцiалiв для газiв CH₄ i H₂, що вивчалися, було взято з лiтератури. Для рiзних цеолiтiв використано однаковi параметри атомної (Si i O) взаємодiї, а мембрани конструювалися вiдповiдно до їхнiх реальних (MFI, LTA чи DDR) кристалiчних структур. Реалiстичну природу застосованих параметрiв потенцiалiв протестовано шляхом здiйснення симуляцiй рiвноважної адсорбцiї i порiвняння обчислених результатiв з експериментальними даними для iзотерм адсорбцiї. Результати симуляцiй транспорту, отриманi при 25°C i 125°C i при 2.5, 5 чи 10 бар, чiтко показують, що селективностi проникнення CH₄ є вищими, нiж вiдповiднi коефiцiєнти проникнення чистих компонент, i значно вiдрiзняються вiд рiвноважних селективностей в адсорбцiї сумiшей. Селективнiсть переносу на користь CH₄ була спостережена тiльки в одному випадку. Велика розбiжнiсть мiж двома типами даних для селективностi може бути атрибутом неподiбностi в рухливостi компонент в мембранi, їхньої залежностi вiд завантаження мембрани, а також вiдмiнностей в адсорбцiйних преференцiях молекул газу
Present article was published within the framework of the project GINOP-2.3.2-15-2016-00053 [“Development of engine fuels with high hydrogen content in their molecular structures (contribution to sustainable mobility)”]. We gratefully acknowledge the support of the Hungarian National Research Fund (OTKA NN113527) in the framework of ERA Chemistry, too.
en
Інститут фізики конденсованих систем НАН України
Condensed Matter Physics
Membrane separation study for methane-hydrogen gas mixtures by molecular simulations
Дослiдження мембранного вiдокремлювання для сумiшей газiв метан-водень
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Membrane separation study for methane-hydrogen gas mixtures by molecular simulations
spellingShingle Membrane separation study for methane-hydrogen gas mixtures by molecular simulations
Kovács, T.
Papp, S.
Kristóf, T.
title_short Membrane separation study for methane-hydrogen gas mixtures by molecular simulations
title_full Membrane separation study for methane-hydrogen gas mixtures by molecular simulations
title_fullStr Membrane separation study for methane-hydrogen gas mixtures by molecular simulations
title_full_unstemmed Membrane separation study for methane-hydrogen gas mixtures by molecular simulations
title_sort membrane separation study for methane-hydrogen gas mixtures by molecular simulations
author Kovács, T.
Papp, S.
Kristóf, T.
author_facet Kovács, T.
Papp, S.
Kristóf, T.
publishDate 2017
language English
container_title Condensed Matter Physics
publisher Інститут фізики конденсованих систем НАН України
format Article
title_alt Дослiдження мембранного вiдокремлювання для сумiшей газiв метан-водень
description Direct simulation results for stationary gas transport through pure silica zeolite membranes (MFI, LTA and DDR types) are presented using a hybrid, non-equilibrium molecular dynamics simulation methodology introduced recently. The intermolecular potential models for the investigated CH₄ and H₂ gases were taken from literature. For different zeolites, the same atomic (Si and O) interaction parameters were used, and the membranes were constructed according to their real (MFI, LTA, or DDR) crystal structures. A realistic nature of the applied potential parameters was tested by performing equilibrium adsorption simulations and by comparing the calculated results with the data of experimental adsorption isotherms. The results of transport simulations carried out at 25°C and 125°C, and at 2.5, 5 or 10 bar clearly show that the permeation selectivities of CH₄ are higher than the corresponding permeability ratios of pure components, and significantly differ from the equilibrium selectivities in mixture adsorptions. We experienced a transport selectivity in favor of CH4 in only one case. A large discrepancy between different types of selectivity data can be attributed to dissimilar mobilities of the components in a membrane, their dependence on the loading of a membrane, and the unlike adsorption preferences of the gas molecules. Представлено результати прямих симуляцiй для транспорту стацiонарного газу крiзь чистi кремнеземовi цеолiтовi мембрани (MFI, LTA i DDR типу), використовуючи недавно запропоновану симуляцiйну методологiю гiбридної нерiвноважної молекулярної динамiки. Моделi мiжмолекулярних потенцiалiв для газiв CH₄ i H₂, що вивчалися, було взято з лiтератури. Для рiзних цеолiтiв використано однаковi параметри атомної (Si i O) взаємодiї, а мембрани конструювалися вiдповiдно до їхнiх реальних (MFI, LTA чи DDR) кристалiчних структур. Реалiстичну природу застосованих параметрiв потенцiалiв протестовано шляхом здiйснення симуляцiй рiвноважної адсорбцiї i порiвняння обчислених результатiв з експериментальними даними для iзотерм адсорбцiї. Результати симуляцiй транспорту, отриманi при 25°C i 125°C i при 2.5, 5 чи 10 бар, чiтко показують, що селективностi проникнення CH₄ є вищими, нiж вiдповiднi коефiцiєнти проникнення чистих компонент, i значно вiдрiзняються вiд рiвноважних селективностей в адсорбцiї сумiшей. Селективнiсть переносу на користь CH₄ була спостережена тiльки в одному випадку. Велика розбiжнiсть мiж двома типами даних для селективностi може бути атрибутом неподiбностi в рухливостi компонент в мембранi, їхньої залежностi вiд завантаження мембрани, а також вiдмiнностей в адсорбцiйних преференцiях молекул газу
issn 1607-324X
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156985
citation_txt Membrane separation study for methane-hydrogen gas mixtures by molecular simulations / T. Kovács, S. Papp, T. Kristóf // Condensed Matter Physics. — 2017. — Т. 20, № 2. — С. 23002: 1–13. — Бібліогр.: 32 назв. — англ.
work_keys_str_mv AT kovacst membraneseparationstudyformethanehydrogengasmixturesbymolecularsimulations
AT papps membraneseparationstudyformethanehydrogengasmixturesbymolecularsimulations
AT kristoft membraneseparationstudyformethanehydrogengasmixturesbymolecularsimulations
AT kovacst doslidžennâmembrannogovidokremlûvannâdlâsumišeigazivmetanvodenʹ
AT papps doslidžennâmembrannogovidokremlûvannâdlâsumišeigazivmetanvodenʹ
AT kristoft doslidžennâmembrannogovidokremlûvannâdlâsumišeigazivmetanvodenʹ
first_indexed 2025-12-07T18:18:34Z
last_indexed 2025-12-07T18:18:34Z
_version_ 1850874543125561344

Ähnliche Einträge