HochdruckgasabsorberEs ist eine professionelle Analysegerät für die genaue Messung der Gasadsorptionseigenschaften von Feststoffen (wie Aktivkohle, Molekülsiebe, Metallorganische Rahmenmaterialien MOFs, poröse Polymere usw.) in einer Hochdruckumgebung, die weit verbreitet wird in den Bereichen Materialwissenschaft, Energiespeicherung (wie Wasserstoff / Methanspeicherung), Umweltverwaltung (wie CO₂-Erfassung), katalytische Forschung und andere Bereiche. Die Kernfunktion ist die Überwachung von Änderungen in Druck, Temperatur und Gasverbrauch während der Adsorption, der Erhalt von Schlüsseldaten über die Adsorptionsisothermie des Materials, die Adsorptionsdynamik, die Aperturverteilung und andere.
Aus Sicht des Arbeitsprinzips basieren Hochdruckgasadsorbatoren hauptsächlich auf dem Design der "Volumenmethode" oder der "Gewichtsmethode". Die Volumenmethode berechnet die Menge des Gases, das durch das Material absorbiert wird, durch die präzise Steuerung und Messung des Volumens und der Druckänderung des Probentanks und des Referenztanks und eignet sich für die meisten Gasadsorptionstests unter mittlerem und hohem Druck (in der Regel bis zu 1-30 MPa); Die Gewichtsregel verwendet eine hochpräzise elektronische Waage zur direkten Messung der Gewichtsänderungen nach der Probenabsorption von Gasen, um Fehler bei der Kalibrierung des Totvolumens in der Volumenmethode zu vermeiden und ist besser geeignet für die Absorptionsprüfung von ultrahohen Drucken (bis zu über 100 MPa) oder Gasen mit niedrigem Siedepunkt (z. B. Wasserstoff).
HochdruckgasabsorberAnwendungsbereich:
Energiespeicherung und -nutzung
Lagerung von Erdgas (ANG):
Anwendung: Beurteilung der Adsorptionsfähigkeit von porösen Materialien wie Aktivkohle, metallorganischen Rahmenmaterialien (MOFs), covalenten organischen Rahmenmaterialien (COFs) und Zeolith gegen Methan (CH4) unter 35-200 bar Druck.
Ziel: Entwicklung von adsorptionsbasierten Erdgassystemen (ANG), die die sichere und effiziente Lagerung von Methan bei niedrigeren Drucken (im Vergleich zu 200-250 bar bei CNG) für Erdgasfahrzeuge ermöglichen, um die Sicherheit und die Lagerdichte zu erhöhen.
Wasserstoffspeicherung (H2):
Anwendung: Untersuchung der Isothermie der Adsorption von Wasserstoff bei neuen porösen Materialien wie MOFs, COFs, Kohlenstoff-Nanomaterialien bei 1-100 bar (oder sogar höher) und niedrigen Temperaturen (77K) oder Raumtemperatur.
Ziel: Erforschung von Feststoffspeichertechnologien, die über die herkömmliche Lagerung von Hochdruckgasen (350-700 bar) und Flüssigkeiten bei niedriger Temperatur (-253 °C) hinausgehen, und Suche nach Materialien mit höherer Volumen- und Gewichtsspeicherdichte, um die Entwicklung von Wasserstoffbrennstoffzellenfahrzeugen voranzutreiben.
Schiefergas und Kohlengas (CBM):
Anwendung: Messung der Isothermen der hohen Druckadsorption von natürlichen porösen Medien wie Schiefer, Kohle und anderen Methanen (bis zu Dutzenden MPa).
Zweck:
Bewertung des ursprünglichen Gasgehalts und der abnehmbaren Reserven von Schiefergas/Kohle.
Forschen Sie die Mechanismen der Adsorption/Entsorption und optimieren Sie den hydraulischen Fraktions- und Entnahmeprozess.
Vorhersage der Ertrag und der Abbau von Gasbrunnen.
CO2-Erfassung, Nutzung und Speicherung (CCUS)
Kohlenstofffang nach Verbrennung:
Anwendung: Prüfung der selektiven Adsorptionsfähigkeit von porösen Materialien wie Aminfunktionalisierte Materialien, MOFs, Zeolith, Aktivkohle bei 0,1-1 bar (Partieldruck des Rauchgases) bis zu mittlerem und hohem Druck.
Ziel: Siegen und Entwicklung effizienter, kostengünstiger, erneuerbarer Adsorptive zur Erfassung von CO₂ aus dem Rauchgas von Kohle-/Gaskraftwerken.
Direkte Lufterfassung (DAC):
Anwendung: Studie der Adsorptionseigenschaften des Materials unter sehr niedrigem CO2-Partieldruck (~ 0,04%), obwohl der Druck nicht hoch ist, ist die hohe Empfindlichkeit und die genaue Steuerungsfähigkeit des Hochdruckadsorbers ebenfalls anwendbar.
Ziel: Entwicklung von Technologien, die CO₂ direkt aus der Atmosphäre auffangen können.
Geologische Archivierung:
Anwendung: Messung der Adsorptionsfähigkeit von Salzwasserschichten, ausgenutzten Öl- und Gasspeichern oder Steinen aus Kohleschichten an überkritischen CO2.
Ziel: Bewertung der Sicherheit und langfristigen Stabilität der geologischen CO2-Lagerung und Vorhersage des Verhaltens von CO2-Migration und -Retention (Adsorption) in den Schichten.
Entwicklung und Charakterisierung fortschrittlicher Materialien
Entwicklung neuer poröser Materialien:
Anwendung: Umfassende Charakterisierung der Hochdruckgasadsorption von neu synthetisierten MOFs, COFs, porösen Polymeren, gradierten porösen Kohlenstoffen usw. (CH4, H₂, CO₂, N₂ usw.)
Ziel: Bewertung des Potenzials als Speicher- oder Trennmaterial für Energiegase und Ermittlung eines Zusammenhangs zwischen der Struktur des Materials (Apertur, relativer Oberflächenfläche) und der Adsorptionseigenschaften.
Optimierung der Materialeigenschaften:
Anwendung: Durch den Hochdruck-Adsorptionstest können verschiedene Synthesemethoden und die Auswirkungen der Nachbehandlung (z. B. Aktivierung, Doping, funktionelle Gruppierung) auf die Adsorptionseigenschaften des Materials verglichen werden.
Ziel: Führung der Strukturoptimierung des Materials zur Verbesserung seiner Adsorptionskapazität, Selektivität und Kreislaufstabilität.
Industriegastrennung und -reinigung
Transformationsadsorption (PSA) und Vakuum-Transformationsadsorption (VPSA):
Anwendung: Erhalt von Adsorptionsisothermen und selektiven Daten für kritische Gaspaare wie CO2/N2, CO2/CH4, CH4/N2, H2/CH4 unter hohem Druck.
Zweck:
Screening und Design von effizienten Adsorbenten.
Kernthermodynamische Daten zur Simulation und Optimierung von PSA/VPSA-Prozessen zur Vorhersage von Trenneffizienz und Energieverbrauch.
V. Grundlagenforschung
Absorptionsmechanismusforschung:
Anwendung: Messung von Adsorptionsisothermen im breiten Druck- und Temperaturbereich, Berechnung von Adsorptionswärme, Mikroporenfüllungsenergie usw. in Kombination mit Modellanpassungen (z. B. D-A, D-R-Gleichungen).
Ziel: Verständnis der Mechanismen der Wechselwirkung von Gasmolekülen und porösen Materialoberflächen (hauptsächlich durch physikalische Adsorption).
Superkritische Flüssigkeitsabsorption:
Anwendung: Untersuchung des Adsorptionsverhaltens bei überkritischen Temperaturen (z. B. CO2 über 31 °C) und im Zustand des Gases.
Ziel: Das Verständnis des Phasenverhaltens und der dichteverstärkenden Effekte von superkritischen Flüssigkeiten in begrenzten Räumen (Mikroporen) ist von großer Bedeutung für CCS und die superkritische Extraktion.
6. Andere Anwendungen
Inertgasadsorption: Mit der Hochdruck-Ar- oder Kr-Adsorption bei niedrigen Temperaturen (87K, 77K) in Kombination mit fortgeschrittenen Analysemodellen (z. B. NLDFT, QSDFT) kann die Mikroporenstruktur des Materials (<2 nm) genau charakterisiert werden, was mit konventioneller N₂-Adsorption unter normalem Druck schwer erreicht werden kann.
Sicherheitsbewertung: Untersuchung der Adsorption-/Desabsorptionsdynamik von Hochdruckgasen in Materialien und Bewertung der Sicherheit und Reaktionsgeschwindigkeit des Gasspeichersystems.