概要
Micromeritics HPVA II (高圧用席分析装置)は、静的容積法により水素、メタン、二酸化炭素などの気体を使用して高圧吸着/脱着等温線を生成します。
わずか数ミリグラムの試料から、MOF、ゼオライト、ミクロ細孔活性炭などの様々な物質を分析
水素貯蔵、二酸化炭素分離、燃料電池/電池、炭化水素トラップなどの用途で深い理解を得ることができます。
機能
Micromeritics HPVA IIは、4つの方法で試料温度を制御します。
- 冷却/加熱式再循環容器(温度制御バスは付いておりません)
- 4リットル、液体冷媒用ステンレス鋼製デュワー
- 炉は500 ℃までの実験が可能
- クリオスタットで試料温度を室温条件から30 Kまで正確に制御可能
システム概略図
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マニホールド：マニホールド内のすべてのバルブは空圧作動式のKel-F®シート付き高圧バルブです。バルブチューブは、316Lステンレス鋼の重い壁で作られており、VCR接続または溶接で取り付けられています。絶縁マニホールド領域の温度は、調整可能なPIDコントローラで制御するヒーターを使用し、安定化しています。
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圧力トランスデューサ：システム圧力を正確に測定するために2つのトランスデューサを使用しています。1気圧未満の圧力を正確に監視するために1000-Torrトランスデューサを使用し、分離バルブとベントに解放するクラッキングバルブで高圧から保護しています。
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サーボバルブ：ベントと真空部分に流れるマニホールド内のガスを自動で調整するために使用します。
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真空システム：機械式ポンプと内部ピラニ真空計で構成されています。ポンプはユーザーご自身で用意いただくか、高真空ターボポンプパッケージをお買い求めいただけます。
HPVA IIを選ぶ理由
- 正確な等温線データのためのデュアルフリースペース測定
- フリースペースの測定または入力が可能
- 複数の状態方程式から計算したNIST REFPROP圧縮因子を使用して分析ガスの非理想性を補正
- インタラクティブなスプレッドシートとレポートを作成
- 等温線および重量パーセントプロットを自動で作成
- 生データの表をレポートの計算に使用
- 圧力対時間、温度対時間をリアルタイムでチャートに表示
- 最大3つの成分を含むガス混合物を使用可能
- 運動データを提示して吸着速度を計算
- タイプI等温線のモデル化にLangmuir方程式を使用
- 高精度、ソリッドステート設計の高圧トランスデューサが、±0.1%の安定性で±0.04%のフルスケールの読み取り精度を実現
- 低圧の圧力トランスデューサにより、±0.15%の精度で値の読み取りが可能
- 最大圧力200 barを達成
- 水素ガスセンサーが、水素漏れの発生時にシステムを自動でシャットダウン
- BET表面積、Langmuir 表面積、全細孔容積計算機能を搭載
アプリケーション
現在も行われる二酸化炭素分離研究では、炭素などの物質に吸着する二酸化炭素量の評価が重要です。HPVA IIから得た高い圧力で、CO2注入場所の隠れた条件をシミュレートすることができます。
HPVA IIにチラー/ヒーターバスを組み入れることで、安定した温度範囲でCO2の取り込みの評価が可能となり、吸着熱の計算に有用なデータを得ることができます。
高圧下ではCO2が凝縮するため、ここで得られた等温線は、通常、周囲温度付近で約50 barまで解析されます。
多孔質炭素や金属有機構造体(MOF)のような材料の水素貯蔵容量の測定は、クリーンなエネルギー源が求められる現代において、極めて重要です。
このような材料は水素の安全な吸着と脱離が可能なため、貯蔵に適しています。MOF内に貯蔵された吸着水素は気体水素よりも容積エネルギー密度が高く、液体の状態で水素の維持に必要な極低温度を必要としません。
HPVA IIのソフトウェアは、所定圧力下で吸着したガスの量を試料の質量の関数として表す重量パーセントプロットを提示します。これは、試料の水素貯蔵容量の調査で標準的に使用される方法です。
地下層から得た多孔質石炭試料は、HPVA IIで分析することで、高圧下におけるメタンの容量を測定できます。これにより、地下にある石炭層のメタン吸着と脱着特性を調べることができるため、石炭層に蓄えられた炭化水素のおおよその量の測定に役立ちます。
また、実験による反応速度データから、特定の圧力と温度下におけるこれら多孔質炭素試料のメタンの吸着/脱着速度を得ることもできます。
高圧メタンをシェール試料に投与して吸着等温線と脱着等温線を生成できます。これにより、特定の圧力と温度におけるシェール試料のメタン容量がわかります。
吸着等温線を使用すると、シェール試料のLangmuir表面積と容積を求めることができます。Langmuir表面積はシェール試料の表面積であり、吸着気体が単一の分子層を形成すると仮定します。Langmuir容積とは無限圧力下におけるメタン取り込み量であり、試料の表面に吸着できるメタンの最大可能容積です。
