Anwendung des Massenflusses für das neuartige Verfahren der CO2-Hydrierung
CO2-Hydrierung
Da Wasserstoff als Kraftstoff immer beliebter wird, dürfte auch die Nachfrage nach Methanol und Ethanol steigen. Diese Chemikalien werden häufig mit Hilfe eines Verfahrens hergestellt, das CO2 Hydrierung, die das CO2 zu CO und H2O über einen thermodynamisch intensiven Prozess, die so genannte umgekehrte Wassergasverschiebungsreaktion (RWGSR).
CO2 Hydrierung unter Verwendung von erneuerbarem Wasserstoff, z. B. aus grünem, goldenem, orangefarbenem oder weißem Wasserstoff, ist ein sauberes Verfahren, das die CO2 zu einer Reihe verschiedener Endprodukte, darunter Methanol, Ameisensäure und Ethanol, zu verarbeiten und gleichzeitig die CO2 Emissionen. Durch die Verwendung von CO2 Hydrierung und grünem Wasserstoff, um Wasserstoffträger wie Methanol herzustellen, kann die Wasserstoffindustrie Wasserstoffgas leichter speichern, indem sie es in Chemikalien umwandelt, die leichter zu transportieren sind.
Obwohl dieser Prozess normalerweise hohe Temperaturen und Drücke erfordert, haben Forscher am Tata Institute of Fundamental Research (TIFR) in Mumbai eine Methode entwickelt für CO2 Hydrierung bei Raumtemperatur durch plasmonische Anregung von H2 und CO2 über plasmonische Katalysatoren.
Dabei haben die Forscher des TIFR konvertieren CO2 zu CO mit einer Selektivität von mehr als 95% durch Anwendung des Phänomens der lokalisierten plasmonischen Oberflächenresonanz (LSPR), das erklärt, wie Elektronen an der Oberfläche von Metallen oszillieren, wenn ihre Frequenz mit der der einfallenden elektromagnetischen Strahlung übereinstimmt. Mit anderen Worten: Die Forscher verwenden spezielle Gold-Nickel (Au-Ni)-Nanopartikelkatalysatoren, um die CO2 zu CO in Gegenwart von Sonnenlicht und H2 in einem Lichtreaktor. Infolgedessen ist viel weniger Energie erforderlich, um die Aktivierungsbarriere zu überwinden, so dass der Gesamtenergiebedarf für die Herstellung verschiedener Endprodukte über CO2 Hydrierung.
Gestaltung des neuen Prozesses
In der Versuchsanordnung wurden die CO2 und H2 werden in einem Durchflussreaktor so gemischt, dass das Au-Ni-Katalysatorbett auf einer Höhe von etwa 1 mm gehalten wird, um eine ausreichende Lichtdurchdringung zu ermöglichen. Die Intensität des Lichts und die Temperatur werden so eingestellt, dass die Effizienz unter verschiedenen Betriebsbedingungen optimiert wird. Der Fluss von CO2 und H2 werden konstant bei 10 mL/min und 1 mL/min gehalten, um stabile Gasbedingungen im Reaktor zu schaffen.
Nutzung des Massenflusses für stabile Forschungsflussbedingungen bei der CO2-Hydrierung
Da die experimentellen CO2 Hydrierungsprozesse erfordern stabile Strömungsbedingungen für CO2 und H2 Um andere Betriebsbedingungen zu testen, ist eine hochgradig wiederholbare, präzise und genaue Regelung des niedrigen Durchflusses im vollen Maßstab erforderlich. Alicat MC-Serie und CODA KC-Reihe Massedurchflussregler bieten eine nahezu sofortige, zuverlässige und wiederholbare Durchflussregelung in vollem Umfang bis hinunter zu nur 0,5 SCCM oder 40 g/h.
Die Kommunikation für die automatische Steuerung mit einer SPS oder einem Computer über analoge, serielle oder industrielle Protokolle ermöglicht eine hochgradig personalisierte Durchflussdatenmessung und -steuerung. Funktionen wie Dosierung und Totalisierung ermöglichen die Nachverfolgung von Durchflussdaten.
Alicat MC-Serie:
- Skalenendwertbereiche von 0,5 SCCM bis 5.000 SLPM
- Regelbereich von 0,01% - 100% des Skalenendwertes
- Genauigkeit bis zu ±0,5% vom Messwert oder ±0,1% vom Skalenendwert, je nachdem, welcher Wert größer ist
- Reproduzierbarkeit bis zu ±0,1% vom Messwert und 0,02% vom Endwert
- Reaktionszeiten von weniger als 30 ms
CODA KC-Reihe:
- Skalenendwerte von 40 g/h bis 100 kg/h
- Regelbereich von 2% - 100% des Skalenendwertes
- Gasgenauigkeit bis zu ±0,5% vom Messwert oder ±0,05% vom Skalenendwert, je nachdem, welcher Wert größer ist
- Reproduzierbarkeit bis zu ±0,05% vom Messwert und ±0,025% vom Endwert
- Druckfestigkeit bis zu 4000 PSIA bei höheren Vollskalen
Die Geräte von Alicat werden in verschiedenen Industriezweigen wie Vakuumanwendungen, Beschichtung, Öl und Gas, Wasserstoff, Dichtheitsprüfung und vielen Forschungsanwendungen eingesetzt. Insgesamt wurden die Geräte von Alicat in über 1.000 von Fachleuten begutachteten Artikeln zitiert und werden in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Glasherstellung, der Chromatographie und Spektroskopie, der chemischen Gasphasenabscheidung und der Herstellung von Bioreaktoren eingesetzt.