Das Katalysatorbewertungssystem ist das Kernwerkzeug für die Forschung und Entwicklung von Katalysatormaterialien und industrielle Anwendungen, dessen Leistung über den gesamten Lebenszyklus des Katalysators geht, vom Labor-Screening bis zur industriellen Verstärkung bis zur Fehleranalyse. Die Kernleistung kann in die vier Dimensionen der hochpräzisen Quantifizierung, der Simulation von Arbeitsbedingungen, der effizienten Screening und der intelligenten Entscheidungsfindung zusammengefasst werden, wie folgt:
1. Grundsätzliche Energiequantifizierung: Präzise Darstellung des Katalysators "Energiebild"
Messung der Umwandlungsrate und der Reaktionsgeschwindigkeit
Durch den Test der NOx-Umwandlungskurve bei Luftgeschwindigkeit von 20.000 h-1 in einem Festbettreaktor wird die katalytische Effizienz des Katalysators unter bestimmten Bedingungen (z. B. SCR-Entnitrierungseffizienz > 95%) quantifiziert.
Beispielsweise kann bei der Entwicklung von Brennstoffzellenkatalysatoren die Transformationsfrequenz (TOF) der Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) gemessen werden, um das Design eines hochaktiven Katalysators zu steuern.
Selektive Optimierung
Identifizieren Sie Nebenreaktionswege (z. B. NH3-Oxidation zur Erzeugung von N₂O) und quantifizieren Sie die Zielprodukt-Ausbeute. Beispielsweise ist bei der elektrischen CO2-Reduktion eine Faraday-Effizienz von ≥80% für C₂+-Produkte erforderlich, um die Nebenproduktproduktion zu reduzieren.
Stabilität und Lebensdauer
Testaktivitätsverlust für kontinuierlichen Betrieb von ≥500 Stunden (z. B. Brennstoffzellenkatalysator erfordert 100h Zerfall < 5%), die industrielle Lebensdauer vorherzusagen.
Reduzieren Sie das Risiko der industriellen Vergrößerung durch die Simulation langfristiger Betriebseffekte durch beschleunigte Alterungstests (z. B. bei 800 °C hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit).
Arbeitssituationssimulation: Brücke zwischen Labor und Industrie
Komplexe Umgebungen bauen
Simulieren Sie industrielle Betriebsschwankungen (z. B. Luftverbrennungsverhältnisse) und bewerten Sie die Störungsbeständigkeit des Katalysators. Zum Beispiel muss ein dreifacher Katalysator auf die λ-Veränderung innerhalb von 0,1 Sekunden reagieren, um die Stabilität der Abgasbehandlung für Fahrzeuge zu gewährleisten.
Bauen Sie eine Testumgebung mit giftigen Komponenten (z. B. SO₂ 200 ppm, H₂O10% in SCR-Systemen) auf, um die Vergiftungsbeständigkeit des Katalysators zu überprüfen.
Anpassung an extreme Bedingungen
Unterstützt industrielle Tests unter hohen Temperaturen (400-600 °C) und hohem Druck (5 MPa), um die konsistente Leistung des Katalysators unter realen Bedingungen zu gewährleisten.
Beispielsweise wird in den Kohlengasprozessen die katalytische Effizienz von Katalysatoren bei der Vergasung und der Umwandlung von Synthesegas bewertet, um die grüne Entwicklung der Kohlechemische Industrie zu fördern.
Deaktivierungsmechanismus-Analyse
Durch TPO (Programmerwärmungsoxidation) wird die gesammelte Kohlenstoffmenge erkannt und TPD (Programmerwärmungsdeadhession) wird der Säurewertverlust analysiert und die Ursache der Deaktivierung gefunden.
Binding Charakterisierungsmittel (z. B. NH3-TPD Säureintensität + Reaktionstest) erstellen ein quantifiziertes Modell der Anzahl der aktiven Stellen und TOF, die Grundlage für die Katalysatorregeneration.
Effiziente Prüfung und Industrialisierung
Paralleltest mit mehreren Kanälen
Ein 16-Kanal-Parallelsystem wie Microactivity Effi testet täglich 50 Rezepturen, was eine 15-fache höhere Effizienz als herkömmliche Single-Kanal-Systeme bietet und einen deutlich verkürzten Entwicklungszyklus ermöglicht.
Beispielsweise bei der Raffinerie werden Katalysatoren für Reaktionen wie Wasserstoffkrackung und Wasserstoffraffinierung gleichzeitig gescreen, um die Raffinerieeffizienz zu optimieren.
KI-getriebene virtuelle Optimierung
Mit Bewertungsdaten trainieren Sie KI-Modelle (z. B. neuronale Netzwerke, die die Aktivität von CoMo-Katalysatoren vorhersagen), um Rezepte virtuell zu optimieren und die Anzahl der Experimente zu reduzieren.
Zum Beispiel durch maschinelles Lernen, um die Beziehung zwischen Katalysatorstruktur und Leistung zu analysieren, um das Design neuer Katalysatoren zu begleiten.
Verfahrensparameter erforschen
Erkunden Sie die besten Reaktionsparameter wie Temperatur, Druck und Rohstoffverhältnisse, um Daten für industrielle Vergrößerungen zu unterstützen.
Beispielsweise wird bei der synthetischen Ammoniakreaktion der Temperaturbereich (400-500 °C) und der Druck (20-30 MPa) mit einer Bewertungseinrichtung bestimmt, in dem die Katalysatoraktivität am höchsten ist.
Intelligenz und Automatisierung: Verbesserung der Effizienz und Zuverlässigkeit der Versuche
Vollautomatisierte Steuerung
Die Systemsteuerung wird vollständig mit PLC-Software automatisiert, um den Reaktionsprozess in Echtzeit zu überwachen, die Verarbeitung von Daten zu automatisieren und eine komplette Reihe von Experimenten bereitzustellen.
Zum Beispiel ermöglichen die Katalysatorenbewertungsgeräte der Oscars EMC-Serie eine vollständige Prozessautomatisierung von der Probenahme über die Einstellung der Reaktionsbedingungen bis hin zur Datenerfassung und -verarbeitung und reduzieren menschliche Fehler.
Präzise Überwachung und Feedback
Ausgestattet mit einem modernen intelligenten Steuersystem, überwachen Sie in Echtzeit die Schlüsselparameter wie Temperatur und Druck und steuern Sie mit einer Genauigkeit von ± 0,1 ° C, um die Stabilität der Versuchsbedingungen zu gewährleisten.
Beispielsweise verbessert die Präzision der experimentellen Daten durch eine präzise Positionierung des vorgegebenen Drucks durch eine nicht-lineare Passtechnik.
Sicherheits- und Umweltdesign
Ausgestattet mit einer Vielzahl von Sicherheitsmaßnahmen wie Überdruck-Stromausfallsicherungssystem, Überdruckentlastungsalarm, Notparkeinstellungen, um die Sicherheit des Experiments zu gewährleisten.
Zum Beispiel können die toleranten Flüssigkeitsspiegelsensoren des Gas- und Flüssigkeitsabtrenners Flüssigkeitsvolumen mit einer Genauigkeit von ± 0,1 mL erkennen, um zu verhindern, dass Flüssigkeiten aus der Umwelt überfließen.