HPVA II

Der HPVA II verwendet die statisch-volumetrische Methode, um Hochdruck-Adsorptions- und Desorptionsisothermen unter Verwendung von Gasen wie Wasserstoff, Methan und Kohlendioxid zu erhalten. Analyse verschiedener Materialien, darunter MOFs, Zeolithe und mikroporöse Kohlenstoffe, mit nur wenigen Milligramm einer Probe. Zum besseren Verständnis von Anwendungen wie Wasserstoffspeicherung, Kohlendioxidsequestrierung, Brennstoffzellen und Batterien sowie Kohlenwasserstofffallen.

 

Funktionen und Vorteile:

• Einzelanschluss oder vier Probenanschlüsse mit gleichzeitiger Analyse
• Typische Adsorbate wie Stickstoff, Wasserstoff, Methan, Argon, Sauerstoff und Kohlendioxid
• Software enthält NIST REFPROP
• Ausgezeichnete Kontrolle der Probentemperatur mithilfe eines Rezirkulationsbades, eines kryogenen Dewars, Kryostats oder Ofens
• Temperaturregelung des Manifolds mit Heizung für Stabilität und Genauigkeit

Spezifikationen

Physische Daten

Höhe	88,9 cm
Breite	50,8 cm
Tiefe	50,8 cm
Gewicht	27,2 kg

 

Elektrik

Spannung	100 – 240 VAC
Frequenz	50 bis 60 Hz

 

Physische Daten

Temperatur

10 bis 45 °C, Betriebstemperatur -10 bis 55°C, Ruhetemperatur

Technologie

 

 

Manifold

Alle Ventile des Manifolds sind pneumatisch betriebene Hochdruckventile. Alle Ventilanschlüsse bestehen aus dickwandigem Edelstahl 316L und sind entweder geschweißt oder verwenden VCR- oder VCO-Anschlüsse. Alle Gasleitungen sind mit Inline-Filtern von 2 Mikrometern ausgestattet. Das Manifold ist leckgeprüft bis 10^-9 cm³ atm/sec.

 

Druckwandler

Abhängig von dem maximalen Betriebsdruck der Einheit ist der Druckwandler entweder ein Kapazitätsmanometer (MKS Baratron) oder ein elektronisches Bourdon-Manometer (Mensor). In beiden Fällen erfolgen die Anschlüsse über VCR-Konnektoren.

 

Vakuumsystem

Besteht aus einer mechanischen 5-CFM-Pumpe und einem Pirani-Vakuummeter. Turbo- oder Molekularpumpe optional.

 

Temperaturkonstantes Bad

Die vom Bediener ausgewählte Probentemperatur wird durch das gekühlte Umwälzbad (mitgeliefert) konstant gehalten.

 

Aktivierungseinheit

Für Einheiten mit mehreren Anschlüssen enthält der HPVA-Analysator eine separate Aktivierungseinheit zum Trocknen oder Aktivieren der Proben vor dem Testen; diese Einheit besteht aus einem Vakuumsystem, einem Ofen und einem Manifold mit einem pneumatischen Ventil von 1 Zoll Durchmesser, das das Vakuumsystem mit dem Manifold verbindet. Mit VCO-Konnektoren werden die Probenhalter am Analyse-Manifold befestigt. Auch eine Heliumleitung zum Auffüllen ist vorgesehen. Der Ofen ist bis zu 500 °C temperaturbeständig, gesteuert durch eine PID-Routine einschließlich Rampen- und Haltefunktion.

 

HPVA II-Eigenschaften

• Großer Betriebsdruckbereich: Hochvakuum bis 100 oder 200 bar
• Hohe Temperaturbeständigkeit: Von kryogen bis 500 °C
• Ausgezeichnete Kontrolle der Probentemperatur durch Umlauftemperaturbad, kryogenes Dewar oder Ofen
• Temperaturregelung des Manifolds mit Heizung für Stabilität und Genauigkeit
• Vollautomatische Analyse mit interaktiver Software
• Ausgezeichnete Datenreproduzierbarkeit
• Verarbeitet typische Adsorbate wie Stickstoff, Wasserstoff, Methan, Argon, Sauerstoff und Kohlendioxid
• Umfassendes Datenanalysepaket mit Microsoft® Excel®-Makros zur Datenverarbeitung und Diagrammerstellung
• Software enthält NIST REFPROP

Typische HPVA II-Anwendungen

Kohlendioxidsequestrierung

Die Auswertung der Menge an Kohlendioxid, das von den Kohlenstoffen und anderen Materialien adsorbiert wird, ist bei der laufenden Untersuchung der Kohlendioxidsequestrierung von Bedeutung. Mit dem HPVA II erzielte hohe Drücke können die Untertagebedingungen von Orten simulieren, wo CO2 injiziert werden soll. Die Konfiguration des HPVA II mit einem Kühl-/Heizbad ermöglicht es dem Anwender, die CO2-Aufnahme bei zahlreichen stabilen Temperaturen zu bewerten und liefert Daten, die zur Berechnung von Adsorptionswärme verwendet werden können. Diese Isothermen werden aufgrund der CO2-Kondensation bei höheren Drücken in der Regel bis zu etwa 50 bar bei annähernd Umgebungstemperaturen analysiert.

 

Wasserstoffspeicherung

Die Bestimmung der Wasserstoffspeicherkapazität von Materialien wie porösen Kohlenstoffen und metallorganischen Gerüsten (metal organic frameworks — MOFs) ist entscheidend für die aktuelle Nachfrage nach sauberen Energiequellen. Diese Materialien eignen sich ideal zur Speicherung, da sie eine sichere Adsorption und Desorption des Wasserstoffs ermöglichen. Gespeicherter adsorbierter Wasserstoff in MOFs weist eine höhere volumetrische Energiedichte auf als ein gasförmiger Wasserstoff und erfordert keine kryogenen Temperaturen, die notwendig sind, um Wasserstoff in flüssigem Zustand zu halten. Die HPVA II-Software liefert ein Diagramm zu Gewichtsprozenten, das die Menge an adsorbiertem Gas bei einem bestimmten Druck als Funktion der Probenmasse darstellt − das Standardverfahren zur Überprüfung der Wasserstoffspeicherkapazität einer Probe.

 

Kohleflözgas

Poröse Kohlenproben aus Untertagelagerstätten können mit dem HPVA II analysiert werden, um ihre Gaskapazität bei hohen Drücken zu bestimmen. Dadurch kann der Anwender die Methanadsorptions- und -desorptionseigenschaften der unterirdischen Kohlelagerstätten herausfinden, was für die Bestimmung der ungefähren, in Kohlelagerstättenreserven verfügbaren Mengen an Kohlenwasserstoffen von Nutzen ist. Kinetische Daten anhand der Versuche können auch die Geschwindigkeit der Methanadsorption und -desorption an diesen porösen Kohlenstoffproben bei bestimmten Drücken und Temperaturen zeigen.

 

Schiefergas

Hochdruckmethan kann auf Schieferproben dosiert werden, um Adsorptions- und Desorptionsisothermen zu erzeugen. Dies ergibt die Methankapazität des Schiefers bei bestimmten Drücken und Temperaturen. Die Adsorptionsisothermen können zur Berechnung der Oberfläche und des Volumens nach Langmuir des Schiefers verwendet werden. Die Oberfläche nach Langmuir ist die Oberfläche des Schiefers unter der Annahme, dass das adsorbierte Gas eine einzelne Molekülschicht bildet. Das Volumen nach Langmuir ist die Aufnahme von Methan bei unendlichem Druck − das höchstmögliche Methanvolumen, das an die Oberfläche der Probe adsorbiert werden kann.

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