CIQTEK EASY-H для исследования материалов для разделения хранения газа

В последние годы водородная энергетика, отрасли, связанные с улавливанием и утилизацией углерода, получили широкое внимание и развитие, особенно отрасли, связанные с хранением водорода и улавливанием, конверсией и утилизацией CO _{2  .} Исследование H ₂ , CO ₂ и других материалов для хранения и разделения газов является ключом к развитию смежных отраслей.

 

Недавно группа профессора Чэн Синсина из Шаньдунского университета синтезировала углеродный аэрогель из биомассы целлюлозы с трехмерной сетчатой ​​структурой из Tetragonum officinale (TO) и дополнительно улучшила характеристики накопления энергии углеродного аэрогеля за счет активации KOH. Углеродный аэрогель целлюлозы TO характеризуется его легкий вес (3,65 мг/см ₃ ), супергидрофобность и большая удельная поверхность (1840 см ₂ /г). Благодаря превосходному объему микропор и обилию функциональных групп углеродный аэрогель ТО может использоваться в качестве многофункционального адсорбента в различных областях применения. Материал обладает способностью аккумулировать водород 0,6 мас.%,  адсорбционной способностью CO _{2 16 ммоль/г, адсорбционной способностью о-ксилола 123,31 мг/г и адсорбционной способностью о-дихлорбензола 124,57 мг/г при комнатной температуре.} Недорогие, экологически чистые и многофункциональные углеродные аэрогели из ТО-целлюлозы перспективны для различных применений, таких как хранение водорода, секвестрация углерода и удаление диоксинов. Исследование предлагает новый и эффективный подход к устойчивому проектированию и производству высокоэффективных функциональных углеродных материалов из возобновляемых ресурсов биомассы, которые могут широко использоваться в отраслях хранения энергии и защиты окружающей среды. Исследование озаглавлено «Многофункциональные углеродные аэрогели из восточного тифа для применения в адсорбции: хранение водорода, улавливание CO ₂  и удаление летучих органических соединений». Удаление» опубликовано в журнале «Энергия».

 

 

В исследовании использовалась линейка продуктов CIQTEK EASY-V.

 

 

 

Схематическая иллюстрация процедуры изготовления углеродно-целлюлозных аэрогелей TO.

 

 

Кроме того, в направлении исследования материалов для разделения газов группа профессора Жэнь Сюсю из Университета Чанчжоу успешно подготовила композитные мембраны для разделения H ₂  путем легирования двумерного (2D) дисульфида молибдена (MoS ₂ ), уникального для H ₂ , в привитые микропористые органосиликатные сетки, полученные из 1,2-бис(триэтоксисилил)этана (BTESE), с использованием золь-гель метода. Результаты исследования были опубликованы в журнале Industrial & Engineering Chemistry Research под заголовком «Ламинарные нанолисты MoS ₂  , встроенные в кремнеорганические мембраны для эффективного разделения H ₂  ». Благодаря противоположным ζ-потенциалам золи BTESE образуются в результате реакции гидролизной полимеризации и Нанолисты MoS ₂  образовывали сплошную поверхность без ламеллярных граничных дефектов.С увеличением содержания MoS ₂ коэффициент пропускания  H ₂  мембран BTESE демонстрировал общую тенденцию к увеличению в диапазоне 1,85 ~ 2,89 × 10 -7 ^моль  ·м ^-2  с ^{- 1}  Па ^-1  (552 ~ 864 GPU), что выше, чем у исходного пропускания H ₂  мембраны BTESE (491 GPU).Кроме того, селективность H ₂ /N ₂  оптимизированной мембраны MoS ₂ /BTESE при Температура 100 °C составляла 129, что намного выше, чем у исходной мембраны BTESE, равной 17. Это было объяснено синергическим эффектом нанолистов BTESE и MoS _2.  С помощью тестов изотермы адсорбции, коэффициентов диффузии и расчетов энергии было обнаружено, что включение непористый MoS ₂  увеличивал плотность сетки BTESE, предотвращая прохождение N ₂ , в то время как хорошая адсорбция на заряженном крае MoS ₂  способствовала адсорбции H ₂ , и, таким образом, как проницаемость, так и селективность были соответственно улучшены, что привело к отличная способность к отделению H ₂  .

Между тем, этот подход также обеспечивает новый механизм разделения водорода.

 

 

Принципиальная схема сетей MoS ₂ /BTESE для разделения газов. ^[3]

 

 

Технология определения характеристик адсорбции газа высокого давления CIQTEK

 

 

Шаньдунский университет: Применение для хранения газа

 

Емкость хранения водорода целлюлозно-углеродного аэрогеля (CA) показана на следующем рисунке (a). Видно, что емкость хранения водорода CA значительно увеличилась после активации КОН. Емкость хранения водорода CA-KOH1 и CA-KOH2 была одинаковой, и оба они составляли 0,61 мас.% при комнатной температуре и давлении водорода 80 бар. . На следующем рисунке (b) показана линейная аппроксимация Ленгмюра для адсорбции водорода, и можно видеть, что R ²  превышает 80%, что подтверждает применимость изотермы Ленгмюра и указывает на то, что молекулы водорода выше температуры кипения Адсорбент физически адсорбируется в один слой на СА, и удельная поверхность адсорбента является одним из важных параметров, влияющих на эффективность адсорбции водорода. Кроме того, материал по-прежнему демонстрирует линейную тенденцию к увеличению при давлении 80 бар, что указывает на то, что покрытие поверхности еще не достигло насыщения.

 

 

(а) Кривые изотермы водорода активированной СА при комнатной температуре. (б) Хранение водорода – линейные аппроксимационные кривые Ленгмюра. ^[2]

 

 

Способность материалов CA адсорбировать углекислый газ при 25 °C и 30 бар показана ниже. С повышением давления адсорбционная емкость неКОН-активированного КА-материала увеличивалась до 2,2 ммоль/г, а затем оставалась неизменной. Образец CA-KOH2, активированный КОН, имел адсорбционную емкость 2,14 ммоль/г при низком давлении 0,5 бар, которая могла быть увеличена до 16 ммоль/г при высоком давлении, что позволяет предположить, что активированная КОН биомасса является эффективным метод разработки высококачественного адсорбента CO2. Плато адсорбции наблюдалось во всех образцах, кроме CA-KOH2, что свидетельствовало о адсорбции насыщения на поверхности образцов. Точно так же линейное соответствие изотермы Ленгмюра составило более 95%, как видно из следующего рисунка (b), который хорошо подтвердил применимость изотермы Ленгмюра и продемонстрировал характеристики монослойной адсорбции молекул CO2 на адсорбенте. В целом, скорость адсорбции CO2 этими материалами была намного выше, чем у других известных материалов, не являющихся биомассой (например, мезопористый нитрид углерода и т. д.), и исследование продемонстрировало практичность использования отходов биомассы для улавливания CO2.

 

 

(а) Кривые изотермы CO ₂  активированной СА при комнатной температуре. (b)  Линейные аппроксимационные кривые улавливания CO _{2 -Ленгмюра.} ^[2]

 

 

 

Университет Чанчжоу: Применение разделения газов

 

Адсорбционная способность кремнийорганических разделительных мембран, модифицированных кремнийорганических разделительных мембран из нанолистов дисульфида молибдена и чистых нанолистов дисульфида молибдена для H ₂  и N ₂  показана ниже. Адсорбционная способность нанолистов дисульфида молибдена по отношению к H ₂  более чем в 60 раз превышает емкость N ₂ . Это связано с тем, что атомы на краю MoS ₂  обычно находятся в ненасыщенном координационном состоянии, и  в результате H _{2 может адсорбироваться.} Превосходные свойства адсорбции H ₂  делают MoS ₂  подходящим для хранения H ₂ , но его коэффициент диффузии низок, что делает его непригодным для отделения H ₂  от N ₂  или CO ₂  отдельно. тогда как BTESE с его микропористой сеткой демонстрирует большую разницу в диффузии между H ₂  и N ₂ , но с более низкой адсорбцией H ₂  , чем у N ₂ . включение MoS ₂  в сетку BTESE привело к более высокой адсорбционной способности и диффузии H ₂  , чем у исходного BTESE. Поскольку H ₂  адсорбируется на активном крае MoS ₂ , соседние атомы позволяют атомам водорода мигрировать в некоторые неактивные центры на поверхности, а затем переносятся через сетку BTESE, что приводит к значительному усилению как адсорбционной, так и диффузионной способности H ₂  в композитах. Между тем структура БТЭСЭ с введением MoS ₂  более плотная, что ограничивает адсорбционную и диффузионную способность материала по N ₂ . Таким образом, скоординированное воздействие MoS ₂  и BTESE эффективно реализовало высокую эффективность разделения H ₂ /N ₂  в композитах.

 

Изотермы адсорбции H ₂  и N ₂  гелей (a) BTESE, (b) гелей MoS ₂ /BTESE (b) 0,05 мас.% и (c) MoS _2,  испытанных при 100 °C.  ^[3]

 

 

 

 

Анализатор адсорбции высокотемпературного газа для хранения водорода CIQTEK

EASY-H 1210 и 1420

 

Прибор для адсорбции газа при высокой температуре и высоком давлении может реализовать адсорбционную способность и способность разделения материалов для H2, CO2, N2, O2, CH4 и других газов при различных температурах и давлениях, а также может эффективно характеризовать характеристики адсорбции и десорбции газа. материалы и взаимосвязь между температурой и давлением адсорбции и десорбции материала, величиной адсорбции и десорбции, а также селективностью адсорбции и десорбции материалов, таких как ключевые свойства адсорбции и десорбции газа материала.

 

Особенности продукта:

 

- Полностью автоматическое программное управление.

 

- Полный спектр тестовых заданий (изотерма, кинетика, TPD, циклическое испытание и т. д.)

 

- Диапазон температур: комнатная температура-550 ℃, точность: ± 0,1 ℃ (дополнительная низкотемпературная испытательная система)

 

- Диапазон давления: вакуум-200 Бар, точность: 0,01 % полной шкалы (опциональная система ступенчатого испытания под давлением)

 

- Цифровое измерение давления, уменьшение ошибок шума

 

- Высокая интеграция и точность системы, поддержка измерения микрообразцов (менее 100 мг).

- Контроль температуры полости подложки, диапазон регулирования температуры: комнатная температура ~ 50 ℃, точность контроля температуры: ± 0,1 ℃.

 

 

Научные исследования продуктов CIQTEK

 

1. Каталитические механизмы наночастиц никеля для улучшения кинетики дегидрирования гидрида магния. Журнал магния и сплавов (2023 г.)
2.  
3. Многофункциональные углеродные аэрогели из восточного тифа для применения в адсорбции: хранение водорода, улавливание CO ₂ и удаление летучих органических соединений. Энергетика (2023 г.)
4.  
5. Ламинарные нанолисты MoS ₂ встроены в кремнеорганические мембраны для эффективного отделения H ₂ . Исследования в области промышленной и инженерной химии (2023 г.)
6.  
7. Адсорбционное и диффузионное поведение двухкомпонентных газов в частицах угля при различных температурах. Топливо (2023 г.)
8.  
9. Наноразмерные микроструктуры и новые характеристики хранения водорода в литых сплавах со средней энтропией  V ₄₇ Fe ₁₁ Ti ₃₀ Cr ₁₀ RE _{2 (RE = La, Ce, Y, Sc).} Журнал сплавов и соединений (2022 г.)
10.  
11. Моделирование кинетики диффузии при адсорбции газа в угольном пласте методом безразмерной инверсии. Топливо (2022 г.)
12.  
13. Миграционный характер двухкомпонентных газов среди CO ₂ , N ₂ и O ₂  в частицах угля при адсорбции. Топливо (2022 г.)
14.  
15. Адсорбция углекислого газа двумерным Mo ₂ C MXene. Алмаз и сопутствующие материалы (2022 г.)
16.  
17. Проектирование, синтез, структура и свойства хранения газов (CO ₂ , CH ₄ и H ₂ ) пористых органических соединений с иминной связью. Материаловедение для энергетических технологий (2022 г.)
18.  
19. Иерархические структуры микронного/наномасштаба и механизмы хранения водорода в литом многокомпонентном сплаве на основе ванадия. Нано Энергия (2021 г.)
20.  
21. Поведение миграции газов в процессах адсорбции в частицах угля: модель градиента плотности и ее экспериментальное подтверждение. Технологическая безопасность и защита окружающей среды (2021 г.)
22.  
23. Теоретическая модель и численное решение механизма десорбции газа и течения в угольной матрице на основе градиента плотности свободного газа. Журнал науки и техники природного газа (2021 г.)
24.  
25. Модель эволюции проницаемости угольных частиц с точки зрения адсорбционной деформации. Энергетика и инженерия (2021 г.)
26.  
27. Синтез и использование новых пористых металлокомплексов, содержащих фузидатный фрагмент, в качестве сред хранения газов. Корейский журнал химической инженерии (2021 г.)
28.  
29. Моделирование транспорта газа, обусловленного градиентами плотности свободного газа в угольной матрице: взгляд на изотермическую адсорбцию. Энергетика и топливо (2020 г.)
30.  
31. Поведение транспорта газа в угольной матрице, не зависящее от времени и давления: разработка и усовершенствование модели. Энергетика и топливо (2020 г.)
32.  
33. Синтез новых пористо-органических полимеров, легированных гетероатомами, как экологически эффективных сред для хранения углекислого газа. Прикладные науки (2019 г.)
34.  
35. Инверсия коэффициента газопроницаемости угольных частиц на основе модели проницаемости Дарси. Журнал науки и техники о природном газе (2018 г.)
36.  
37. Получение MXенов Ti ₃ C ₂ и Ti ₂ C травлением фторидных солей и свойством адсорбции метана. Прикладная наука о поверхности (2017 г.)
38.  
39. Слоистый композитный адсорбент на основе двойного оксида/активированного угля для разделения H ₂ /CO ₂ при повышенной температуре . Международный журнал водородной энергетики (2015 г.)