CIQTEK EASY-H pour la recherche sur les matériaux de séparation du stockage des gaz

Ces dernières années, les industries liées à l'énergie hydrogène et au captage et à l'utilisation du carbone ont fait l'objet d'une attention et d'un développement considérables, en particulier les industries liées au stockage de l'hydrogène et au captage, conversion et utilisation du CO _{2  .} La recherche sur le H ₂ , le CO ₂ et d'autres matériaux de stockage et de séparation du gaz est la clé pour promouvoir le développement des industries connexes.

 

Récemment, le groupe du professeur Cheng Xingxing de l'Université du Shandong a synthétisé un aérogel de carbone de cellulose de biomasse avec une structure de réseau tridimensionnelle de Tetragonum officinale (TO) et a encore amélioré les performances de stockage d'énergie de l'aérogel de carbone avec l'activation de KOH. L'aérogel de carbone de cellulose TO est caractérisé par sa légèreté (3,65 mg/cm ₃ ), sa superhydrophobie et sa grande surface spécifique (1 840 cm ₂ /g). En raison de son excellent volume microporeux et de ses groupes fonctionnels abondants, l'aérogel de carbone TO peut être utilisé comme matériau adsorbant multifonctionnel dans différentes applications. Le matériau possède une capacité de stockage d'hydrogène de 0,6 % en poids,  une capacité d'adsorption de 16 mmol/g de CO _{2 , une capacité d'adsorption de 123,31 mg/g d'o-xylène et de 124,57 mg/g d'o-dichlorobenzène à température ambiante.} Les aérogels de carbone de cellulose TO, peu coûteux, respectueux de l’environnement et multifonctionnels, sont prometteurs pour diverses applications telles que le stockage de l’hydrogène, la séquestration du carbone et l’élimination des dioxines. L'étude propose une approche nouvelle et efficace pour la conception et la fabrication durables de matériaux carbonés fonctionnels de haute performance à partir de ressources de biomasse renouvelables, qui peuvent être largement utilisés dans les industries du stockage d'énergie et de la protection de l'environnement. L'étude s'intitule « Aérogels de carbone multifonctionnels issus du typha orientalis pour des applications en adsorption : stockage d'hydrogène, capture du CO ₂  et élimination des COV ». Removal" a été publié dans la revue Energy.

 

 

La gamme de produits CIQTEK EASY-V a été utilisée dans l'étude.

 

 

 

Illustration schématique de la procédure de fabrication des aérogels de carbone cellulose TO.

 

 

En outre, dans le cadre de la recherche sur les matériaux de séparation des gaz, le groupe du professeur Ren Xiuxiu de l'Université de Changzhou a préparé avec succès des membranes composites pour la séparation du H ₂  en dopant du bisulfure de molybdène bidimensionnel (2D) (MoS ₂ ), unique au H ₂ . dans des réseaux organosilice microporeux greffés dérivés du 1,2-bis(triéthoxysilyl)éthane (BTESE) par méthode sol-gel. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue Industrial & Engineering Chemistry Research sous le titre « Laminar MoS ₂  Nanosheets Embedded into Organosilica Membranes for Efficient H ₂  Separation. En raison de leurs potentiels ζ opposés, les sols BTESE générés par la réaction de polymérisation par hydrolyse et le Les nanofeuilles de MoS ₂  formaient une surface continue sans défauts de limite lamellaire. Avec l'augmentation de la teneur en MoS ₂  , la transmission de H ₂  des membranes BTESE a montré une tendance globale à la hausse dans la plage de 1,85 ~ 2,89 × 10 ^-7  mol·m ^-2  s ^{- 1}  Pa ^-1  (552 ~ 864 GPU), ce qui était supérieur à celui de la transmission H ₂ vierge  de la membrane BTESE (491 GPU). De plus, la sélectivité H ₂ /N ₂  de la membrane MoS ₂ /BTESE optimisée à 100 °C était de 129, bien supérieure à celle de la membrane BTESE vierge de 17. Celles-ci ont été attribuées à l'effet synergique des  nanofeuillets BTESE et MoS _2. Grâce à des tests d'isotherme d'adsorption, des coefficients de diffusion et des calculs d'énergie, il a été constaté que l'incorporation de Le MoS ₂ non poreux  a augmenté la densité du réseau BTESE, empêchant le passage du N ₂ , tandis qu'une bonne adsorption sur le bord chargé du MoS ₂  a favorisé l'adsorption de H ₂ , et ainsi la perméabilité et la sélectivité ont été améliorées en conséquence, ce qui a entraîné une augmentation de la densité du réseau BTESE. excellente capacité de séparation du H ₂  .

Parallèlement, cette approche fournit également un nouveau mécanisme de séparation de l’hydrogène.

 

 

Principe schématique des réseaux MoS ₂ /BTESE pour la séparation des gaz. ^[3]

 

 

Technologie de caractérisation de l'adsorption de gaz haute pression CIQTEK

 

 

Université du Shandong : applications de stockage de gaz

 

La capacité de stockage d’hydrogène de l’aérogel de carbone cellulosique (CA) est illustrée dans la figure (a) suivante. On peut voir que la capacité de stockage d'hydrogène du CA a été considérablement augmentée après activation par KOH. Les capacités de stockage d'hydrogène de CA-KOH1 et CA-KOH2 étaient similaires, et toutes deux étaient de 0,61 % en poids à température ambiante et à une pression d'hydrogène de 80 bars. . La figure (b) suivante montre l'ajustement linéaire de Langmuir pour l'adsorption d'hydrogène, et on peut voir que le R ²  est supérieur à 80 %, ce qui vérifie l'applicabilité de l'isotherme de Langmuir et indique que les molécules d'hydrogène au-dessus du point d'ébullition de les adsorbants sont physiquement adsorbés en une seule couche sur CA, et la surface spécifique de l'adsorbant est l'un des paramètres importants influençant les performances d'adsorption de l'hydrogène. De plus, le matériau présente toujours une tendance linéaire à la hausse à 80 bars, ce qui indique que la couverture superficielle n'a pas encore atteint la saturation.

 

 

(a) Courbes d'isotherme de l'hydrogène du CA activé à température ambiante. (b) Stockage d’hydrogène – Courbes d’ajustement linéaire de Langmuir. ^[2]

 

 

La capacité des matériaux CA à adsorber le dioxyde de carbone à 25 °C et 30 bars est indiquée ci-dessous. Avec l'augmentation de la pression, la capacité d'adsorption du matériau CA activé par un KOH a augmenté jusqu'à 2,2 mmol/g puis est restée inchangée. L'échantillon de CA-KOH2 activé par KOH avait une capacité d'adsorption de 2,14 mmol/g à une basse pression de 0,5 bar, qui pouvait être augmentée à 16 mmol/g à haute pression, ce qui suggère que la biomasse activée par KOH est un agent efficace. méthode pour le développement d'un adsorbant de CO2 de haute qualité. Le plateau d'adsorption a été observé dans tous les échantillons sauf CA-KOH2, ce qui indique l'adsorption à saturation à la surface des échantillons. De même, l'ajustement linéaire de l'isotherme de Langmuir était supérieur à 95 %, comme le montre la figure (b) suivante, qui a bien vérifié l'applicabilité de l'isotherme de Langmuir et démontré les caractéristiques d'adsorption monocouche des molécules de CO2 sur l'adsorbant. Dans l'ensemble, les taux d'adsorption du CO2 de ces matériaux étaient beaucoup plus élevés que ceux d'autres matériaux non issus de la biomasse (par exemple, le nitrure de carbone mésoporeux, etc.), et l'étude a démontré l'utilité des déchets de biomasse pour le captage du CO2.

 

 

(a) Courbes isothermes du CO ₂  du CA activé à température ambiante. (b) Courbes d'ajustement linéaire de capture de CO ₂  - Langmuir. ^[2]

 

 

 

Université de Changzhou : Applications de séparation des gaz

 

Les capacités d'adsorption des membranes de séparation d'organosilicium, des nanofeuilles de bisulfure de molybdène, des membranes de séparation d'organosilicium modifié et des nanofeuilles de bisulfure de molybdène pur pour H2 _et  N2 _sont  indiquées ci-dessous. La capacité d'adsorption des nanofeuilles de bisulfure de molybdène pour H ₂  est plus de 60 fois supérieure à celle du N ₂ . Cela est dû au fait que les atomes au bord de MoS ₂  sont généralement dans un état de coordination insaturé et que H ₂  peut ainsi être adsorbé. Les propriétés supérieures d'adsorption de H ₂  rendent le MoS ₂  approprié pour stocker H ₂ , mais son coefficient de diffusion est faible, ce qui le rend impropre à la séparation de H ₂  du N ₂  ou du CO ₂  seul. tandis que le BTESE avec son réseau microporeux présente une grande différence de diffusion entre H ₂  et N ₂ , mais avec une adsorption de H ₂ plus faible  que celle de N ₂ . l'incorporation de MoS ₂  dans le réseau BTESE a entraîné une capacité d'adsorption et de diffusion de H ₂ plus élevée  que celle du BTESE d'origine. Comme H ₂  est adsorbé au bord actif de MoS ₂ , les atomes voisins permettent aux atomes d'hydrogène de migrer vers certains sites inactifs en surface, puis transférés à travers le réseau BTESE, ce qui conduit à une amélioration significative des capacités d'adsorption et de diffusion de H ₂  dans les composites. Pendant ce temps, la structure du BTESE avec l'introduction de MoS ₂  est plus dense, ce qui limite la capacité d'adsorption et la capacité de diffusion du matériau pour N ₂ . Par conséquent, l'effet coordonné de MoS ₂  et de BTESE a effectivement permis d'obtenir des performances élevées de séparation H ₂ /N ₂  des composites.

 

Isothermes d'adsorption H ₂  et N ₂  de (a) gels BTESE, (b) 0,05 % en poids de gels MoS ₂ /BTESE et (c) MoS ₂  testés à 100 °C.  ^[3]

 

 

 

 

Analyseur d'adsorption de gaz de stockage d'hydrogène à haute température CIQTEK

EASY-H 1210 & 1420

 

L'instrument d'adsorption de gaz à haute température et haute pression peut réaliser la capacité d'adsorption et la capacité de séparation des matériaux pour H2, CO2, N2, O2, CH4 et d'autres gaz sous différentes températures et pressions, et peut caractériser efficacement les caractéristiques d'adsorption et de désorption du les matériaux et la relation entre les températures et les pressions d'adsorption et de désorption des matériaux, la quantité d'adsorption et de désorption et la sélectivité de l'adsorption et de la désorption des matériaux, telles que l'adsorption et la désorption clés des propriétés du gaz du matériau.

 

Caractéristiques du produit:

 

- Contrôle logiciel entièrement automatique

 

- Gamme complète d'éléments de tests (isotherme, cinétique, TPD, test de cycle, etc.)

 

- Plage de température : température ambiante-550 ℃, précision : ± 0,1 ℃ (système de test à basse température en option)

 

- Plage de pression : vide-200 Bar, précision : 0,01 %FS (système de test de pression graduée en option)

 

- Acquisition de pression numérique, réduction des erreurs de bruit

 

- Haute intégration et précision du système, prise en charge de la mesure de micro-échantillons (moins de 100 mg)

- Contrôle de la température de la cavité du substrat, plage de contrôle de la température : température ambiante ~ 50 ℃, précision du contrôle de la température : ± 0,1 ℃

 

 

Recherches scientifiques sur les produits CIQTEK

 

1. Mécanismes catalytiques des nanoparticules de nickel pour l'amélioration de la cinétique de déshydruration de l'hydrure de magnésium. Journal du magnésium et des alliages（2023）
2.  
3. Aérogels de carbone multifonctionnels issus du typha orientalis pour des applications en adsorption : stockage d'hydrogène, captage du CO ₂ et élimination des COV. Énergie（2023）
4.  
5. Nanofeuilles laminaires MoS ₂ intégrées dans des membranes organosilice pour une séparation efficace du H ₂ . Recherche en chimie industrielle et technique (2023)
6.  
7. Comportement d'adsorption et de diffusion de gaz à deux composants dans des particules de charbon à différentes températures. Carburant (2023)
8.  
9. Microstructures à l'échelle nanométrique et nouvelles performances de stockage d'hydrogène des alliages à entropie moyenne  tels que coulés V ₄₇ Fe ₁₁ Ti ₃₀ Cr ₁₀ RE _{2 (RE = La, Ce, Y, Sc).} Journal des alliages et composés（2022）
10.  
11. Modélisation de la cinétique de diffusion lors de l'adsorption de gaz dans un gisement de charbon avec une méthode d'inversion sans dimension. Carburant（2022）
12.  
13. Comportement de migration des gaz à deux composants parmi CO ₂ , N ₂ et O ₂  dans les particules de charbon lors de l'adsorption. Carburant（2022）
14.  
15. _{Adsorption du dioxyde de carbone du Mo 2} C MXène bidimensionnel . Diamant et matériaux connexes (2022)
16.  
17. Propriétés de conception, de synthèse, de structure et de stockage des gaz (CO ₂ , CH ₄ et H ₂ ) de composés organiques poreux à liaison imine. Science des matériaux pour les technologies énergétiques（2022）
18.  
19. Structures hiérarchiques à l'échelle micronique/nano et mécanismes de stockage d'hydrogène dans un alliage multicomposants coulé à base de vanadium. Nanoénergie (2021)
20.  
21. Comportement de migration des gaz des processus d'adsorption dans les particules de charbon : modèle de gradient de densité et sa validation expérimentale. Sécurité des processus et protection de l'environnement (2021)
22.  
23. Modèle théorique et solution numérique du mécanisme de désorption et d'écoulement des gaz dans une matrice de charbon basé sur le gradient de densité des gaz libres. Journal de la science et de l'ingénierie du gaz naturel（2021）
24.  
25. Un modèle d'évolution de la perméabilité des particules de charbon du point de vue de la déformation par adsorption. Sciences et ingénierie énergétiques (2021)
26.  
27. Synthèse et utilisation de nouveaux complexes métalliques poreux contenant un fragment fusidate comme milieu de stockage de gaz. Journal coréen de génie chimique（2021）
28.  
29. Modélisation du transport de gaz piloté par des gradients de densité de gaz libre dans une matrice de charbon : perspective de l'adsorption isotherme. Énergie et carburants (2020)
30.  
31. Comportement du transport de gaz indépendant du temps et de la pression dans une matrice de charbon : développement et amélioration de modèles. Énergie et carburants (2020)
32.  
33. Synthèse de nouveaux polymères organiques poreux dopés par des hétéroatomes en tant que milieu écologiquement efficace pour le stockage du dioxyde de carbone. Sciences appliquées（2019）
34.  
35. Inversion du coefficient de perméabilité aux gaz des particules de charbon basée sur le modèle de perméation de Darcy. Journal de la science et de l'ingénierie du gaz naturel（2018）
36.  
37. Préparation de Ti ₃ C ₂ et Ti ₂ C MXènes par gravure de sels de fluorure et propriétés d'adsorption du méthane. Science appliquée des surfaces (2017)
38.  
39. Adsorbant composite à base de double oxyde/charbon actif en couches pour la séparation H ₂ /CO ₂ à température élevée . Journal international de l'énergie hydrogène（2015）