Información general
El Micromeritics HPVA II (analizador volumétrico de alta presión) utiliza el método volumétrico estático para obtener isotermas de adsorción y desorción de alta presión con gases como hidrógeno, metano y dióxido de carbono.
Analice una variedad de materiales, incluidos los MOF, las zeolitas y los carbonos microporosos utilizando solo unos pocos miligramos de muestra.
Obtenga una mejor comprensión de aplicaciones como el almacenamiento de hidrógeno, la retención de dióxido de carbono, las celdas de combustible y las baterías, y las trampas de hidrocarburos.
Características
Micromeritics HPVA II ofrece cuatro métodos de control de la temperatura de la muestra:
- Recipiente de recirculación refrigerado/calentado (el cliente proporciona un baño de control de temperatura)
- Dewar de cuatro litros y acero inoxidable para criógeno líquido
- El horno permite experimentos que varían hasta los 500 °C
- El criostato puede controlar con precisión las temperaturas de la muestra desde condiciones ambientales hasta 30 K
Esquema del sistema
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Colector: Todas las válvulas del colector son válvulas de alta presión neumáticas con asientos Kel-F®. La tubería de la válvula está fabricada con una pared pesada de acero inoxidable 316L y está unida a través de una conexión de VCR o soldada. La temperatura de la región del colector aislada se estabiliza mediante un calentador controlado por un controlador PID ajustable.
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Transductores de presión: Se utilizan dos transductores para medir con precisión la presión del sistema. Para monitorear con exactitud las presiones por debajo de 1 atmósfera, se utiliza un transductor de 1000 torr protegido de la alta presión con una válvula de aislamiento y otra de apertura por presión mínima que se evacuan a la ventilación.
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Servoválvulas: Las servoválvulas se utilizan para regular automáticamente el flujo de gas en el colector hacia la ventilación y el vacío.
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Sistema de vacío: Consta de una bomba mecánica y un medidor de vacío Pirani interno. El usuario puede proporcionar su propia bomba o comprar el paquete de turbobomba de alto vacío.
¿Por qué preferir el HPVA II?
- Medición de espacio libre doble para obtener datos de isoterma exactos
- El espacio libre se puede medir o ingresar
- Corrección para la no idealidad del gas de análisis mediante los factores de compresibilidad NIST REFPROP calculados a partir de varias ecuaciones de estado
- Los informes se proporcionan como hojas de cálculo interactivas
- Los gráficos de isoterma y porcentaje de peso se crean automáticamente
- Se utilizan tablas de datos sin procesar para los cálculos del informe
- Gráficos en tiempo real de la presión frente al tiempo y la temperatura frente al tiempo
- Se pueden utilizar mezclas de gas con hasta tres componentes
- Se proporcionan datos cinéticos para los cálculos de la tasa de adsorción
- Se utiliza la ecuación de Langmuir para modelar isotermas Tipo I
- El transductor de alta presión de diseño de estado sólido y alta precisión proporciona una exactitud de lectura del ±0,04 % a escala completa con una estabilidad de ±0,1 %
- El transductor de baja presión proporciona una exactitud de lectura del ±0,15 % del valor
- El sistema puede alcanzar una presión máxima de 200 bar
- El sensor de gas de hidrógeno apaga automáticamente el sistema si se produce una fuga de hidrógeno
- Se incluyen los cálculos del área de superficie BET, área de superficie de Langmuir y volumen total de poros
Aplicaciones
La evaluación de la cantidad de dióxido de carbono que puede ser adsorbido por carbonos y otros materiales es importante en el estudio en curso de la retención de dióxido de carbono. Las presiones altas obtenidas con HPVA II pueden simular las condiciones subterráneas de los sitios donde se debe inyectar CO2.
La configuración de HPVA II con un baño de enfriador/calentador permite al usuario evaluar la captación de CO2 en un rango de temperaturas estables, lo que proporciona datos que se pueden utilizar para calcular calores de adsorción.
Estas isotermas se analizan típicamente hasta aproximadamente 50 bar a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente debido a que el CO2 se condensa a presiones más altas.
La determinación de la capacidad de almacenamiento de hidrógeno de materiales tales como los carbonos porosos y las estructuras metalorgánicas (MOF, del inglés "Metal Organic Framework") es fundamental en la demanda moderna de fuentes de energía limpia.
Estos materiales son ideales para el almacenamiento porque permiten adsorber y desorber de forma segura el hidrógeno. El hidrógeno adsorbido y almacenado en MOF tiene una densidad de energía más alta por volumen que el hidrógeno gaseoso y no requiere las temperaturas criogénicas necesarias para mantener el hidrógeno en estado líquido.
El software HPVA II proporciona un gráfico de porcentaje de peso que ilustra la cantidad de gas adsorbido a una presión determinada como función de la masa de la muestra; el método estándar para revisar la capacidad de almacenamiento de hidrógeno de una muestra.
Las muestras porosas de carbón de lechos subterráneos se pueden analizar con HPVA II para determinar su capacidad de metano a altas presiones. Esto permite al usuario encontrar las propiedades de adsorción y desorción de metano de los lechos subterráneos de carbón, lo cual es útil para determinar cantidades aproximadas de hidrocarburos disponibles en reservas de lechos de carbón.
Los datos cinéticos de los experimentos también pueden mostrar la tasa de adsorción y desorción de metano en estas muestras de carbono poroso a presiones y temperaturas específicas.
El metano de alta presión se puede dosificar en muestras de esquisto para generar isotermas de adsorción y desorción. Esto proporciona la capacidad de metano del esquisto a presiones y temperaturas específicas.
La isoterma de adsorción se puede utilizar para calcular el área de superficie de Langmuir y el volumen del esquisto. El área de superficie Langmuir es el área de superficie del esquisto, suponiendo que el gas del adsorbato forma una sola capa de moléculas. El volumen de Langmuir es la captación de metano a presión infinita, el volumen máximo posible de metano que puede ser adsorbido en la superficie de la muestra.
