沸石是可以作為優秀的氧氣濃縮器材料的。隨著醫用氧氣變成奢侈品，科學家們正在研究一種更便宜的生產方式。通過研究儲存和分離氣體的不同材料，科學家們看到了一些負擔得起的設備（如氧氣濃縮器）解決方案的潛力，沸石就是其中之一。

一、背景闡述

人們可能曾經認為氧氣是一項人權。但大流行表明，在大多數低收入和中等收入國家，獲得純氧氣用于醫療用途是一種奢侈。獲得用于醫療的純氧是一項復雜、昂貴且通常非常危險的業務。印度目前的局勢嚴酷地提醒人們注意這個問題。第二波新冠肺炎疫情對這個國家造成了沉重打擊，死亡總數剛剛超過20萬大關，因而易學氧氣供不應求。

由于當前的緊急情況，印度公民已轉向黑市購買高于正常價格的氧氣。發生這種情況的部分原因是氧氣在世界范圍內的生產、儲存和運輸方式。這就是為什么像我這樣的科學家正在努力尋找更便宜的替代品。

二、技術困境

氧氣主要從液化空氣中獲得，技術人員將人們呼吸的空氣變成液體，使用多種工藝組合來冷卻氣體直至它們凝結。一旦他們設法使混合物液化，他們就會使用蒸餾——與制造威士忌和杜松子酒的過程相同——將空氣分離成不同的成分，其中包括氧氣。

這個過程需要大量的能源和龐大的工業設施，因此僅限于世界上少數幾個地區，其中大部分在全球北部。液氧必須在高壓下儲存和運輸，這會造成嚴重的后勤問題和安全問題——氧氣確實具有爆炸性，這意味著氧氣生產過程中面臨的主要問題是裝載問題。美國依靠重型管道來輸送加壓氧氣；在歐洲，運輸主要是通過大罐中攜帶的液氧；對于低收入國家，一般就是將氧氣置于瓶子中。但氧氣瓶市場被少數幾家化工公司壟斷，另外，使用瓶子還增加了另一層安全問題，因為正確處理它們需要一些預防措施和適當的培訓。因此，發展中國家既缺乏生產液氧所需的基礎設施，又缺乏將其方便且廉價地運送到醫院的基礎設施。

制造氧氣的另一種方法是使用濃縮器，這是一種使用一系列膜、多孔材料和過濾器選擇性去除氮氣的裝置——氮氣占我們大氣的78%。這些在70年代中期開始生產，并且技術非常成熟。這種設備將空氣變成富含氧氣的氣流，通常高于95%（其余部分主要由氬氣形成）。集中器的好處是它可以作為小型設備生產，用于醫院或療養院。現在已有商用濃縮器，但它們價格昂貴且難以在發展中國家生產。

當前，有研究團隊研究了儲存和分離氣體的新型材料，其中一些為制氧機等設備提供了潛在的負擔得起的解決方案。人們開發兩種主要類型的材料-沸石（硅、鋁和氧的晶體）和金屬有機骨架。兩者都是高度多孔的材料。你可以把它們想象成微型的、分子大小的海綿。

像海綿一樣，這些多孔材料吸收的流體比您直觀想象的要多。盡管天然沸石和金屬有機骨架中的數百萬個孔看起來很小，但它們的總表面積卻是巨大的。事實上，一克某些破紀錄的金屬有機框架的表面積超過7,000平方米。少量的沸石和金屬有機骨架可以儲存大量的流體，通常是氣體，它們已被用于氣體儲存、凈化、碳捕獲和水收集。