Máy hấp thụ khí áp suất caoNó là một thiết bị phân tích chuyên nghiệp được sử dụng để xác định chính xác tính chất hấp phụ của vật liệu rắn (như than hoạt tính, sàng phân tử, vật liệu khung hữu cơ kim loại MOFs, polymer xốp, v.v.) đối với khí trong môi trường áp suất cao. Nó được sử dụng rộng rãi trong khoa học vật liệu, lưu trữ năng lượng (như lưu trữ hydro/metan), quản lý môi trường (như thu giữ CO ₂), nghiên cứu xúc tác và các lĩnh vực khác. Chức năng cốt lõi là thu được các đường đẳng nhiệt hấp phụ của vật liệu, động lực hấp phụ, phân bố khẩu độ và các dữ liệu quan trọng khác để đánh giá hiệu suất vật liệu và phát triển ứng dụng bằng cách theo dõi áp suất, nhiệt độ và sự thay đổi tiêu thụ khí trong quá trình hấp phụ.

Từ nguyên tắc làm việc, máy hấp thụ khí áp suất cao chủ yếu dựa trên thiết kế "phương pháp khối lượng" hoặc "phương pháp trọng lượng". Phương pháp khối lượng bằng cách kiểm soát chính xác và đo lường thể tích, thay đổi áp suất của bể mẫu và bể tham chiếu, tính toán lượng khí được hấp thụ bởi vật liệu, áp dụng cho hầu hết các thử nghiệm hấp thụ khí ở áp suất trung bình và áp suất cao (thường lên đến 1-30MPa); Quy tắc trọng lượng sử dụng cân điện tử có độ chính xác cao để đo trực tiếp sự thay đổi trọng lượng của mẫu sau khi hấp thụ khí, có thể tránh được lỗi hiệu chuẩn khối lượng chết trong phương pháp thể tích, phù hợp hơn với thử nghiệm hấp phụ của siêu áp suất cao (lên đến 100 MPa) hoặc khí có điểm sôi thấp (như hydro).

　Máy hấp thụ khí áp suất caoPhạm vi ứng dụng:

I. Lưu trữ và sử dụng năng lượng

Lưu trữ khí tự nhiên (ANG):

Ứng dụng: Đánh giá khả năng hấp phụ của các vật liệu xốp như than hoạt tính, vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFs), vật liệu khung hữu cơ cộng hóa trị (COFs), zeolit và các vật liệu xốp khác đối với mêtan (CH ₄) ở áp suất 35-200 bar.

Mục đích: Phát triển hệ thống hấp thụ khí tự nhiên (ANG) có thể lưu trữ khí metan an toàn và hiệu quả ở áp suất thấp hơn (so với 200-250 bar của CNG) để sử dụng trong ô tô khí tự nhiên, cải thiện an toàn và mật độ lưu trữ khí.

Lưu trữ khí hydro (H₂):

Ứng dụng: Nghiên cứu các đường đẳng nhiệt hấp phụ của các vật liệu xốp mới (như MOF, COF, vật liệu nano carbon) đối với hydro ở 1-100 bar (hoặc thậm chí cao hơn) và nhiệt độ thấp (77K) hoặc nhiệt độ phòng.

Mục đích: Khám phá công nghệ lưu trữ hydro trạng thái rắn vượt ra ngoài lưu trữ khí áp suất cao truyền thống (350-700 bar) và chất lỏng nhiệt độ thấp (-253 ° C) để tìm kiếm các vật liệu có mật độ hydro lưu trữ khối lượng và trọng lượng cao hơn, thúc đẩy sự phát triển của xe pin nhiên liệu hydro.

Nghiên cứu khí đá phiến và khí tầng than (CBM):

Ứng dụng: Đo đường đẳng nhiệt hấp phụ áp suất cao đối với metan (lên đến hàng chục MPa) từ môi trường xốp tự nhiên như đá phiến và đá than.

Mục đích:

Đánh giá hàm lượng không khí ban đầu và trữ lượng có thể thu hồi của các bể chứa khí đá phiến/than đá phiến.

Nghiên cứu cơ chế hấp phụ/giải hấp, tối ưu hóa quá trình nứt và xả thủy lực.

Dự đoán sản lượng giếng khí và quy luật phân rã.

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

Thu hồi carbon sau khi đốt:

Ứng dụng: Kiểm tra khả năng hấp phụ chọn lọc của vật liệu xốp (ví dụ: vật liệu chức năng amin, MOFs, zeolit, than hoạt tính) đối với carbon dioxide (CO ₂) ở 0,1-1 bar (áp suất riêng phần của khí ống khói) đến áp suất trung bình và áp suất cao.

Mục đích: sàng lọc và phát triển các chất hấp phụ hiệu quả, chi phí thấp, có thể tái tạo để thu giữ CO ₂ từ khí thải của các nhà máy đốt than/khí đốt.

Thu nhận không khí trực tiếp (DAC):

Ứng dụng: Nghiên cứu tính chất hấp phụ của vật liệu ở áp suất riêng phần CO₂ rất thấp (~0,04%), mặc dù áp suất không cao, nhưng độ nhạy cao và khả năng điều khiển chính xác của máy hấp phụ áp suất cao cũng phù hợp.

Mục đích: Phát triển công nghệ thu giữ CO ₂ trực tiếp từ khí quyển.

Đánh giá cô lập địa chất:

Ứng dụng: Đo khả năng hấp thụ CO ₂ siêu tới hạn của các tầng nước mặn dưới lòng đất, bể chứa dầu và khí đốt cạn kiệt hoặc đá tầng than.

Mục đích: Đánh giá sự an toàn và ổn định lâu dài của quá trình cô lập địa chất CO ₂ và dự đoán hành vi di cư và giữ lại (hấp phụ) của CO ₂ trong hệ tầng.

III. Nghiên cứu và phát triển vật liệu tiên tiến và mô tả

Phát triển vật liệu xốp mới:

Ứng dụng: Đặc tính hấp phụ khí áp suất cao toàn diện (CH₄, H₂, CO₂, N₂, v.v.) của MOF, COF, polymer xốp, carbon xốp phân loại và các vật liệu khác được tổng hợp mới.

Mục đích: Đánh giá tiềm năng của nó như một vật liệu lưu trữ hoặc tách khí năng lượng, thiết lập mối quan hệ hiệu quả giữa cấu trúc vật liệu (khẩu độ, diện tích bề mặt cụ thể) và tính chất hấp phụ.

Tối ưu hóa hiệu suất vật liệu:

Ứng dụng: Thông qua thử nghiệm hấp phụ áp suất cao, so sánh ảnh hưởng của các phương pháp tổng hợp khác nhau, xử lý sau (chẳng hạn như kích hoạt, pha tạp, nhóm chức) đối với tính chất hấp phụ của vật liệu.

Mục đích: hướng dẫn tối ưu hóa cấu trúc của vật liệu và nâng cao khả năng hấp phụ, chọn lọc và ổn định chu kỳ của nó.

IV. Tách và tinh chế khí công nghiệp

Hấp phụ biến áp (PSA) và hấp phụ biến áp chân không (VPSA):

Ứng dụng: Thu thập dữ liệu đẳng nhiệt hấp phụ và chọn lọc cho các cặp khí chính như CO₂/N₂, CO₂/CH₄, CH₄/N₂, H₂/CH₄ ở áp suất cao.

Mục đích:

Sàng lọc và thiết kế chất hấp phụ hiệu quả cao.

Cung cấp dữ liệu nhiệt động lực học cốt lõi để mô phỏng và tối ưu hóa quy trình PSA/VPSA, dự đoán hiệu quả tách và tiêu thụ năng lượng.

V. Nghiên cứu khoa học cơ bản

Nghiên cứu cơ chế hấp phụ:

Ứng dụng: Đo đường đẳng nhiệt hấp phụ trong phạm vi áp suất và nhiệt độ rộng, tính toán nhiệt hấp phụ, năng lượng làm đầy micropore, v.v., kết hợp với mô hình phù hợp (ví dụ: phương trình D-A, D-R).

Mục đích: Hiểu sâu về cơ chế tương tác của các phân tử khí với bề mặt vật liệu xốp (hấp phụ vật lý là chính).

Hấp phụ chất lỏng siêu tới hạn:

Ứng dụng: Nghiên cứu hành vi hấp phụ của khí khi ở trạng thái siêu tới hạn trên nhiệt độ tới hạn (ví dụ: CO ₂ trên 31 ° C).

Mục đích: Sự hiểu biết về hành vi pha và hiệu ứng tăng cường mật độ của chất lỏng siêu tới hạn trong không gian hạn chế (micropores) có ý nghĩa quan trọng đối với CCS và khai thác siêu tới hạn.

VI. Các ứng dụng khác

Hấp phụ khí trơ: Cấu trúc microporous (<2 nm) của vật liệu có thể được mô tả chính xác bằng cách sử dụng Ar áp suất cao hoặc Kr hấp phụ ở nhiệt độ thấp (87K, 77K) kết hợp với các mô hình phân tích tiên tiến như NLDFT, QSDFT, rất khó để đạt được với hấp phụ N₂ áp suất bình thường.

Đánh giá an toàn: Nghiên cứu động lực hấp phụ/giải hấp của khí áp suất cao trong vật liệu, đánh giá độ an toàn và tốc độ phản ứng của hệ thống lưu trữ khí.