Сухая вода? Сама идея кажется нелепой, как бы мы ни привыкли к идее воды как «влажной». Но используя новый подход, на самом деле можно создать стабильную и сухую форму воды. Вряд ли это новое изобретение, разработанное в 1968 году, но интерес к сухой воде резко возрос. Исследователи только сейчас открывают для себя некоторые потенциальные области ее применения, такие как использование ее для хранения углекислого газа или метана или в топливных элементах.
Более точное название сухой воды – порошкообразная вода. Это белый порошок, внешне похожий на сахар, который легко рассыпается. Состав порошкообразной воды составляет около 95 процентов воды. Остальное — это кремнезем, который в изобилии встречается в основном на пляжах. Каждая крупинка сухой воды состоит из капли воды, окруженной частицами кремнезема. Эти частицы кремнезема препятствуют слиянию взвешенных капель воды обратно в жидкость, потому что они гидрофобны (неполярны).
Приложения
Важнейшей характеристикой сухой воды является ее способность поглощать газы. Фактически, недавний эксперимент показал, что сухой водный порошок способен поглощать в три раза больше углекислого газа, чем такое же количество жидкой воды и кремнезема.
Ученые находят эту способность поглощать газы очень интересной, поскольку ее можно использовать в качестве агента, связывающего парниковые газы. Потенциально инженеры могли бы разработать способ быстрого и дешевого улавливания углекислого газа и других газов в источнике. Газ соединяется с частицами сухой воды, образуя гидрат, который предотвращает попадание газа в атмосферу.
Другое возможное использование сухого водяного порошка — это механизм хранения и транспортировки летучих газов, таких как метан и пропан. Поскольку газы, поглощенные сухой водой, не связаны постоянно с частицами воды, было бы относительно просто удалить газы, когда они необходимы.
Это потенциально может оказаться очень полезным в автомобилях, работающих на природном газе или топливных элементах. Одной из основных проблем, с которыми сталкиваются эти транспортные средства, является сложность безопасного хранения летучих газов, таких как водород и метан; если вместо этого газы можно хранить в виде порошка, отпадет необходимость в дорогих и громоздких резервуарах для хранения газа.
Некоторые ученые также предполагают, что порошкообразная вода может использоваться для поглощения залежей природного газа на морском дне, которые слишком сложно извлечь стандартными методами. Интересно, что на этих экстремальных глубинах уже существует что-то вроде сухой воды. На морском дне иногда образуются газогидраты; это тип замороженного метана, который часто называют «горящим льдом».
Использование в эмульсиях
Профессор Эндрю Купер сообщил, что его исследовательская группа разработала метод создания эмульсий сухой воды. Эмульсия – это смесь жидкостей, которые не растворяются одна в другой, как молоко. Команда продемонстрировала технику превращения эмульсии в сухой порошок, очень похожий на сухую воду. Это может помочь промышленности транспортировать и хранить опасные жидкости с дополнительной степенью безопасности, поскольку порошкообразная форма будет менее реактивной.
Сухая вода как катализатор
Команда Купера также продемонстрировала метод использования сухой воды в реакциях между водородом и малеиновой кислотой. Эта реакция создает янтарную кислоту, которая является материалом, используемым для производства лекарств, различных продуктов питания и других продуктов. Реакция обычно требует интенсивного перемешивания, но ученые показали, что создание сухого водного гидрата с малеиновой кислотой ускоряет реакцию. Этот метод также устраняет необходимость перемешивания, что приводит к существенной экономии энергии.
История и химический состав 3M Novec 1230
В 2004 г. компания 3M представила жидкость Novec™ 1230 в качестве замены галона нового поколения с низким воздействием на окружающую среду и высоким запасом прочности. Их цель состояла в том, чтобы создать состав с такой экологической устойчивостью и безопасностью, чтобы он мог работать в качестве долгосрочного решения в отрасли противопожарной защиты.
Жидкость Novec™ 1230 относится к химическому семейству галоидоуглеводородов и представляет собой фторированный кетон со структурной формулой CF3CF2C(O)CF(CF3)2. Он не удаляет и не восстанавливает кислород, и для его эффективности требуется только концентрация 4-6% от объема помещения. Химическое соединение также чрезвычайно быстро испаряется, а это означает, что не остается никаких следов, о которых можно было бы беспокоиться.
Жидкость Novec™ 1230 соответствует стандартам UL, ULC и NFPA 2001 для систем пожаротушения. Он также соответствует всем требованиям программы SNAP Агентства по охране окружающей среды США в отношении токсичности.
Состав жидкости Novec™ 1230 имеет самый большой запас безопасности для помещений, в которых находятся люди, с уровнем отсутствия наблюдаемых побочных эффектов (NOAEL) 10%. Он вызывает нулевое разрушение озонового слоя, потенциал глобального потепления менее одного и имеет очень короткое время жизни в атмосфере — 5 дней, что делает его значительным улучшением по сравнению с предыдущими химическими чистящими агентами.