Visão geral
O Micromeritics HPVA II (analisador volumétrico de alta pressão) usa o método volumétrico estático para obter isotermas de adsorção e dessorção de alta pressão, utilizando gases como hidrogênio, metano e dióxido de carbono.
Analise diversos materiais, como MOFs, zeólitas e carbonos microporosos, usando apenas alguns miligramas de amostra.
Entenda sobre aplicações como armazenamento de hidrogênio, sequestro de dióxido de carbono, células e baterias de combustível, e armadilhas de hidrocarbonetos.
Recursos
O Micromeritics HPVA II oferece quatro métodos de controle de temperatura da amostra:
- Recipiente de recirculação refrigerado/aquecido (o cliente fornece o banho de controle de temperatura)
- Frasco de Dewar de aço inoxidável de quatro litros para criogênico líquido
- O forno permite experimentos que variam até 500 °C
- O criostato pode controlar com precisão as temperaturas das amostras de condições ambientes até 30 K
Diagrama do sistema
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Coletor: todas as válvulas no coletor são pneumáticas, válvulas de alta pressão com assentos Kel-F®. A tubulação das válvulas é construída em aço inoxidável 316L de parede reforçada e é conectada via conexão VCR ou soldada. A temperatura da região isolada do coletor é estabilizada por um aquecedor controlado por um controlador PID ajustável.
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Transdutores de pressão: dois transdutores são usados para medir com precisão a pressão do sistema. Um transdutor de 1000 torr é usado para monitorar com precisão as pressões abaixo de 1 atmosfera e é protegido contra alta pressão por uma válvula de isolamento e uma válvula de alívio que libera o exaustor.
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Válvulas servo: as válvulas servo são utilizadas para regular automaticamente o fluxo de gás no coletor para o exaustor e o vácuo.
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Sistema de vácuo: consiste em uma bomba mecânica e um medidor de vácuo Pirani interno. O usuário pode fornecer sua própria bomba ou adquirir o pacote de bomba turbo de alto vácuo.
Por que HPVA II?
- Medição dupla em espaço livre para dados precisos de isotermas
- O espaço livre pode ser medido ou inserido
- Correção para não idealidade do gás de análise usando fatores de compressibilidade NIST REPROP calculados a partir de múltiplas equações de estado
- Relatórios fornecidos como planilhas interativas
- Gráficos de isotermas e porcentagem em peso criados automaticamente
- Tabelas de dados brutos usados para os cálculos de relatórios
- Gráficos em tempo real de pressão vs. tempo e temperatura vs. tempo
- Podem ser usadas misturas de gás com até três componentes
- Dados cinéticos fornecidos para cálculos da taxa de adsorção
- Equação de Langmuir usada para modelar isotermas Tipo I
- Transdutor de alta pressão de alta precisão em estado sólido, fornece precisão de leitura de ±0,04% da escala total com estabilidade de ±0,1%
- Transdutor de baixa pressão fornece precisão de leitura de ±0,15% do valor
- O sistema pode atingir uma pressão máxima de 200 bar
- Sensor de gás hidrogênio, desliga automaticamente o sistema em caso de vazamento de hidrogênio
- Cálculos de área de superfície BET, área de superfície de Langmuir e cálculos de volume total de poro incluídos
Aplicações
Avaliar a quantidade de dióxido de carbono que pode ser adsorvida por carbonos e outros materiais é importante no estudo em andamento do sequestro de dióxido de carbono. As altas pressões obtidas com o HPVA II podem simular as condições subterrâneas dos locais onde o CO2 será injetado.
A configuração do HPVA II com um banho de resfriador/aquecedor permite ao usuário avaliar a captação de CO2 em uma faixa de temperaturas estáveis, fornecendo dados que podem ser usados para calcular os calores da adsorção.
Essas isotermas geralmente são analisadas até aproximadamente 50 bar, em temperaturas próximas à ambiente, devido à condensação do CO2 em pressões mais altas.
Determinar a capacidade de armazenamento de hidrogênio em materiais como carbonos porosos e estruturas metal-orgânicas (MOFs) é fundamental na demanda atual por fontes de energia limpa.
Esses materiais são ideais para armazenamento, pois permitem adsorver e dessorver o hidrogênio com segurança. O hidrogênio adsorvido armazenado em MOFs apresenta maior densidade energética volumétrica do que o hidrogênio gasoso e não requer as temperaturas criogênicas necessárias para manter o hidrogênio no estado líquido.
O software HPVA II fornece um gráfico de porcentagem em peso que ilustra a quantidade de gás adsorvido a uma determinada pressão em função da massa da amostra − o método padrão para avaliar a capacidade de armazenamento de hidrogênio de uma amostra.
Amostras de carvão poroso de leitos subterrâneos podem ser analisadas com o HPVA II para determinar sua capacidade de metano em altas pressões. Isso permite ao usuário identificar as propriedades de adsorção e dessorção de metano nos leitos de carvão subterrâneos, útil para estimar as quantidades de hidrocarbonetos disponíveis em reservas de leitos de carvão.
Dados cinéticos dos experimentos também podem mostrar a taxa de adsorção e dessorção de metano nessas amostras de carbono poroso em pressões e temperaturas específicas.
O metano de alta pressão pode ser dosado em amostras de xisto para gerar isotermas de adsorção e dessorção. Isso fornece a capacidade de metano do xisto em pressões e temperaturas específicas.
A isoterma de adsorção pode ser usada para calcular a área de superfície de Langmuir e o volume do xisto. A área de superfície de Langmuir é a área de superfície do xisto, assumindo que o gás adsorvido forma uma única camada de moléculas. O volume de Langmuir é a captação de metano a uma pressão infinita − o volume máximo possível de metano que pode ser adsorvido na superfície da amostra.
