개요
Micromeritics HPVA II(고압 체적 분석기)는 정적 체적 방법을 사용하여 수소, 메탄, 이산화탄소와 같은 기체로 고압 흡착 및 탈착 등온선을 얻습니다.
단 몇 밀리그램의 샘플을 사용하여 MOF, 제올라이트, 미세 다공성 탄소를 포함한 다양한 물질을 분석할 수 있습니다.
수소 저장, 이산화탄소 격리, 연료전지 및 배터리, 탄화수소 트랩 등의 응용 분야에 대한 이해도를 높일 수 있습니다.
특징
Micromeritics HPVA II는 다음의 4가지 샘플 온도 제어 방법을 제공합니다.
- 냉장/가열식 재순환 용기(고객이 온도 제어 수조 제공)
- 액체 극저온 물질용 4L 스테인리스 스틸 듀어
- 최대 500°C의 실험이 가능한 용광로
- 극저온 장치는 샘플 온도를 주변 조건에서 30K까지 정밀하게 제어할 수 있습니다.
시스템 계통도
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매니폴드: 매니폴드의 모든 밸브는 KEL-F® 시트가 있는 공압식 고압 밸브입니다. 밸브 배관은 무거운 벽과 316L 스테인리스로 제작되고. VCR 연결을 통해 장착되거나 용접됩니다. 절연 매니폴드 영역의 온도는 조절식 PID 컨트롤러로 제어되는 히터를 통해 안정화됩니다.
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압력 변환기: 시스템 압력을 정확하게 측정하기 위해 두 개의 변환기가 사용됩니다. 1,000-torr 변환기는 1 대기압 미만의 압력을 정확하게 모니터링하는 데 사용되며, 차단 밸브와 통풍구로 배출되는 크래킹 밸브를 통해 고압으로부터 보호됩니다.
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서보 밸브: 서보 밸브는 매니폴드에서 통풍구와 진공으로 흐르는 기체 유량을 자동으로 조절하는 데 사용됩니다.
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진공 시스템: 기계식 펌프 및 내부 Pirani 진공 게이지로 구성됩니다. 사용자는 자체 펌프를 제공하거나 고진공 터보 펌프 패키지를 구매할 수 있습니다.
HPVA II를 선택해야 하는 이유
- 정확한 등온선 데이터를 위한 이중 자유 공간 측정
- 자유 공간 측정 또는 입력 가능
- 여러 상태 방정식으로 계산된 NIST REFPROP 압축성 계수를 사용하여 분석 기체의 비이상성 보정
- 대화형 스프레드시트로 제공되는 보고서
- 등온선 및 중량 백분율 플롯 자동 생성
- 보고서 계산에 사용되는 원시 데이터 표
- 압력과 시간, 온도와 시간 비교 실시간 차트
- 최대 3개의 구성 요소가 포함된 기체 혼합물 사용 가능
- 흡착률 계산을 위해 운동 데이터 제공
- Type I 등온선 모델링에 Langmuir 방정식 사용
- 고정밀, 고체 디자인 고압 변환기가 ±0.1 %의 안정성으로 ±0.04 % 풀 스케일의 판독 정확도 제공
- 저압 압력 변환기가 ±0.15%의 정확도로 판독값 제공
- 최대 200bar의 압력을 달성 가능한 시스템
- 수소 누출이 발생할 경우 수소 기체 센서가 시스템 자동 정지
- BET 표면적, Langmuir 표면적 및 총 기공 부피 계산 포함
응용 분야
탄소 및 기타 물질이 흡착할 수 있는 이산화탄소의 양을 평가하는 것은 이산화탄소 격리에 대한 지속적인 연구에서 중요합니다. HPVA II로 얻은 고압은 CO2가 주입되는 현장의 지하 조건을 시뮬레이션할 수 있습니다.
냉각 수조/항온 수조로 HPVA II를 구성하면 사용자는 안정적인 온도 범위에서 흡착 열 계산에 사용 가능한 데이터를 제공하는 CO2 흡착량을 평가할 수 있습니다.
이러한 등온선은 일반적으로 CO2 응축으로 인해 주변 온도에 근접한 고압 환경에서 최대 50bar까지 분석할 수 있습니다.
다공성 탄소와 금속 유기 골격체(MOF)와 같은 물질의 수소 저장 용량을 결정하는 것은 현대의 청정에너지원 수요 충족에 필수적입니다.
이러한 물질은 수소를 안전하게 흡착 및 탈착할 수 있으므로 저장에 적합합니다. MOF에 저장된 흡착 수소는 기체 수소보다 부피 대비 에너지 밀도가 높으며, 수소를 액체 상태로 유지하는 데 필요한 초저온 온도가 필요하지 않습니다.
HPVA II 소프트웨어는 샘플 질량의 함수로 주어진 압력에서 흡착된 기체의 양을 보여주는 중량 백분율 플롯을 제공합니다. 이는 샘플의 수소 저장 용량을 검토하는 표준 방법입니다.
HPVA II로 지하층의 다공성 석탄 샘플을 분석하여 고압에서 메탄 용량을 측정할 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 지하 석탄층의 메탄 흡착 및 탈착 특성을 파악할 수 있습니다. 이는 석탄층 매장량에서 사용 가능한 탄화수소의 대략적인 양을 판정하는 데 유용합니다.
실험에서 얻은 동역학 데이터는 특정 압력 및 온도에서 이러한 다공성 탄소 샘플의 메탄 흡착 및 탈착 속도를 나타낼 수도 있습니다.
고압 메탄을 셰일 샘플에 주입하여 흡착 및 탈착 등온선을 생성할 수 있습니다. 이는 특정 압력 및 온도에서 셰일의 메탄 용량을 제공합니다.
흡착 등온선은 셰일의 Langmuir 표면적 및 부피를 계산하는 데 사용할 수 있습니다. Langmuir 표면적은 흡착성 기체가 분자의 단일 층을 형성한다고 가정할 때 셰일의 표면적입니다. Langmuir 부피란 무한한 압력에서 메탄의 흡착량으로, 샘플의 표면에 흡착될 수 있는 메탄의 최대 부피입니다.
