Adsortores de gás de alta pressãoÉ um equipamento de análise profissional usado para medir com precisão as propriedades de adsorção de gases de materiais sólidos (como carvão ativo, tela molecular, MOFs de materiais de estrutura orgânica metálica, polímeros porosos, etc.) em ambientes de alta pressão, amplamente utilizado em ciência dos materiais, armazenamento de energia (como armazenamento de hidrogênio / metano), governança ambiental (como captura de CO2), pesquisa catálica e outras áreas. A função principal é fornecer base científica para a avaliação do desempenho do material e o desenvolvimento de aplicações através do monitoramento das mudanças de pressão, temperatura e consumo de gás durante o processo de adsorção.

Do ponto de vista do princípio de funcionamento, o adsorbente de gás de alta pressão é baseado principalmente no projeto "método de volume" ou "método de peso". O método de volume calcula a quantidade de adsorção de gás pelo material através do controle e medição precisos do volume e das mudanças de pressão do tanque de amostra e do tanque de referência, aplicável à maioria dos testes de adsorção de gás sob pressão média e alta (geralmente até 1-30MPa); A Lei do Peso usa balanças eletrônicas de alta precisão para medir diretamente a mudança de peso após a adsorção do gás da amostra, evitando erros de calibração de volume morto no método de volume, e é mais adequado para testes de adsorção de gás de pressão ultra alta (até mais de 100 MPa) ou de baixo ponto de ebulição (como hidrogênio).

　Adsortores de gás de alta pressãoÁmbito de aplicação:

Armazenamento e utilização da energia

Armazenamento de gás natural (ANG):

Aplicação: Avaliar a capacidade de adsorção de metano (CH4) em materiais porosos como carvão ativo, materiais de estrutura orgânica metálica (MOF), materiais de estrutura orgânica covalente (COF), zeolita e outros sob pressões de 35-200 bar.

Objetivo: Desenvolver um sistema de gás natural adsortivo (ANG) capaz de armazenar metano de forma segura e eficiente a pressões mais baixas (200-250 bar em comparação com o GNC) para automóveis a gás natural, aumentando a segurança e a densidade de armazenamento do gás.

Armazenamento de hidrogênio (H2):

Aplicações: Estude os isotermos de adsorção de novos tipos de materiais porosos (como MOFs, COFs, nanomateriais de carbono) ao hidrogênio a 1-100 bar (ou mais) e baixas temperaturas (77K) ou temperatura ambiente.

Objetivo: Explorar tecnologias de armazenamento de hidrogênio em estado sólido que vão além do armazenamento convencional de gás de alta pressão (350-700 bar) e líquido a baixa temperatura (-253 ° C), buscando materiais com densidades de armazenamento de hidrogênio de maior volume e peso para impulsionar o desenvolvimento de veículos de células de combustível de hidrogênio.

Estudo de gás de xisto e gás de carvão (CBM):

Aplicação: medir a isotemperatura de adsorção de alta pressão do metano em meios porosos naturais, como xisto e carvão (até dezenas de MPa).

Propósito:

Avaliar o conteúdo original e as reservas extraíveis de gás de xisto/carvão.

Pesquise mecanismos de adsorção/desabsorção para otimizar os processos de fracturação e extração hidráulica.

Prever a produção de poços de gás e as regras de decadência.

Captura, Utilização e Arquivo de Carbono (CCUS)

Captura de carbono após a queima:

Aplicação: testar a capacidade de adsorção seletiva de dióxido de carbono (CO₂) em materiais porosos (tais como materiais aminofuncionados, MOFs, zeolita, carvão ativo) a pressões de 0,1-1 bar (pressão parcial do gás fluído) a média e alta.

Objetivo: Selecionar e desenvolver adsorbentes eficientes, de baixo custo e renováveis para captura de CO2 a partir de fumos de usinas de combustão de carvão/gás.

Captura de ar direta (DAC):

Aplicação: Pesquisar o desempenho de adsorção do material sob uma pressão parcial de CO2 extremamente baixa (~ 0,04%), embora a pressão não seja alta, a alta sensibilidade e a capacidade de controle preciso do adsoredor de alta pressão são igualmente aplicáveis.

Objetivo: Desenvolver tecnologias que captem CO2 diretamente da atmosfera.

Avaliação do Arquivo Geológico:

Aplicação: Medir a capacidade de adsorção de CO2 supercrítico de águas saladas subterrâneas, depósitos de petróleo e gás esgotados ou rochas de carvão.

Objetivo: Avaliar a segurança e a estabilidade a longo prazo do armazenamento geológico de CO2 e prever o comportamento de migração e retenção (adsorção) de CO2 no strato.

Desenvolvimento e caracterização de materiais avançados

Desenvolvimento de novos materiais porosos:

Aplicação: Caracterização abrangente da adsorção de gases de alta pressão (CH4, H₂, CO₂, N₂, etc.) de materiais como MOFs, COFs, polímeros porosos e carbono poroso graduado recém-sintetizados.

Objetivo: avaliar o seu potencial como material de armazenamento ou separação de gases energéticos e estabelecer a relação entre a estrutura do material (abertura, área de superfície relativa) e o desempenho de adsorção.

Otimização das propriedades dos materiais:

Aplicação: através de testes de adsorção de alta pressão, comparar os diferentes métodos de síntese, o efeito do pós-tratamento (como ativação, dopagem, agrupação funcional) sobre as propriedades de adsorção do material.

Objetivo: orientar a otimização estrutural do material para melhorar sua capacidade de adsorção, seletividade e estabilidade circular.

Separação e purificação de gases industriais

A adsorção por transformação (PSA) e a adsorção por transformação a vácuo (VPSA):

Aplicação: obtenção de isolinhas de adsorção e dados seletivos para pares de gases críticos (como CO₂/N₂, CO₂/CH4, CH4/N₂, H₂/CH4) sob alta pressão.

Propósito:

Selecionar e projetar adsorentes eficientes.

Fornece dados termodinâmicos básicos para simulação e otimização de processos PSA/VPSA, previsão de eficiência de separação e consumo de energia.

V. Pesquisa científica básica

Pesquisa do mecanismo de adsorção:

Aplicação: medir a isotemperatura de adsorção em uma ampla gama de pressão e temperatura, combinando a adaptação do modelo (por exemplo, equações D-A, D-R) para calcular o calor de adsorção, a energia de preenchimento de microporos, etc.

Objetivo: Compreensão aprofundada dos mecanismos de interação das moléculas de gás com a superfície de materiais porosos (principalmente por adsorção física).

Adsorção de fluidos supercríticos:

Aplicação: Estudar o comportamento de adsorção quando o gás está em estado supercrítico acima de temperaturas críticas (por exemplo, CO2 acima de 31 ° C).

OBJETIVO: A compreensão dos efeitos de aumento de fase e densidade de fluidos supercríticos em espaços limitados (microporos) é importante para CCS e extração supercrítica.

6. Outras aplicações

A adsorção de gás inerte: o uso de adsorção Ar ou Kr de alta pressão a baixas temperaturas (87K, 77K), em combinação com modelos analíticos avançados (como NLDFT, QSDFT), pode caracterizar com precisão a estrutura microporosa do material (<2 nm), que é difícil de alcançar com a adsorção N₂ de pressão convencional.

Avaliação de segurança: Estude a mecânica da adsorção/desabsorção de gases de alta pressão em materiais para avaliar a segurança e a velocidade de resposta do sistema de armazenamento de gás.