Hoeveel weet u over de voordelen van een zuurstofmembraan?

Zuurstof membranen zijn een geweldige manier om stikstof uit methaangas te produceren. Dit komt omdat je met het membraan stikstof kunt produceren door twee gassen te mengen. Door dit te doen, produceer je meer stikstof, en sneller. Daarom zijn er veel voordelen aan het gebruik van een zuurstofmembraan. Hier zijn een paar:

Zuurstofdoorlatende membranen zijn een veelbelovende strategie voor het verbeteren van de efficiëntie van de stikstofproductie in energiecycli. Polymere membranen zijn echter in het algemeen niet in staat tot een hoge permselectiviteit. Deze studie had tot doel het effect van de oppervlakteruwheid van deze films op hun prestaties te onderzoeken.

In dit onderzoek werd een BCFZ-hollevezelmembraanreactor gebruikt. Genereer een poreuze laag met behulp van de BCFZ-slurry die gedurende één uur op 1050 °C is verwarmd. Borstel het vervolgens op het buitenoppervlak van het membraan. Analyseer na 120 uur gebruik de SEM-beelden. Deze resultaten geven aan dat de poreuze BCFZ-laag de associatieplaatsen voor zuurstofionen vergroot, waardoor de zuurstofpermeatie toeneemt.

Fe-pilaar Cloisite 15A (P-C15A) gedispergeerd in een polysulfonmatrix. Het heeft veel eigenschappen, waaronder kinetische diameter, pKa en selectiviteit.

Schat met behulp van beeldanalysesoftware de links-rechts contacthoek van het membraan. Ruwheid is een belangrijke factor bij het bepalen van de mechanische sterkte van het membraan en de prestaties van het systeem.

Bij 890 °C vertoonde het membraan een hoge selectiviteit voor kooldioxide en methaan. In aanwezigheid van lithiumchloride werd deze waarde echter met 63% verlaagd.

Naarmate de methaanconcentratie aan de permeaatzijde toenam, daalde de methaanconversie van 45% naar 33%. Deze afname kan worden toegeschreven aan de verminderde snelheid van 1O2-mesenchymale vorming in het membraan.

Bovendien kan de poreuze BCFZ-laag de efficiëntie van de zuurstofoverdracht verbeteren. De ondergrens van de 1O2-permeabiliteit bedraagt ​​slechts 2 cm/s. Hoewel de zuurstoftransmissiesnelheid iets hoger was in aanwezigheid van de poreuze laag, was dit niet voldoende om een ​​volledige omzetting van methaan te bereiken.

Een membraanzuurstoffabriek is een industrieel systeem dat is ontworpen om zuurstof te genereren. Het is relatief eenvoudig en betrouwbaar en kan worden geïntegreerd in bestaande luchtsystemen. Membraanzuurstofplanten produceren een zuurstofzuiverheid van 30-45%. Dit is het belangrijkste voordeel ten opzichte van andere planten.

Zuurstof is essentieel voor aërobe organismen en is aanwezig in een verscheidenheid aan technologische processen. Het wordt bijvoorbeeld veel gebruikt in de olie- en gassector om olie te verwerken en de viscositeit ervan te verhogen. Daarnaast wordt het gebruikt bij snij- en soldeerprocessen.

Traditioneel zijn meetmethoden gebaseerd op colorimetrische analyse, maar recente ontwikkelingen maken realtime gegevens mogelijk. Een methode genaamd O-OCR maakt de gelijktijdige detectie van zuurstofverbruik over meerdere dubbellaagse membraanapparaten mogelijk.

Een andere methode, O-MCP, maakt het gelijktijdig verzamelen van gegevens over de zuurstofconcentratie en het zuurstofverbruik mogelijk. Aanvankelijk gebeurde dit met één apparaat. Met behulp van op eindige-elementenanalyse gebaseerde modellen konden onderzoekers metingen simuleren en OCR-gegevens van één cel schatten.

De optisch gebaseerde sensoreenheid bevindt zich in het onderste microkanaal van de O-MCP. De sensoreenheid is 0,75 mm dik. De stroom in elk microkanaal wordt geregeld door een reeks micropompen die zich in het deksel van het apparaat bevinden.

O-MCP maakt ook het meten van door geneesmiddelen geïnduceerde metabolische veranderingen mogelijk. Deze veranderingen werden gevolgd in microfluïdische kweekplaten die proximale tubulaire epitheelcellen van de menselijke nier bevatten.

Omdat membraanzuurstofconcentrators eenvoudiger te bedienen zijn, zijn de exploitatiekosten lager. Cryogene zuurstoffabrieken vereisen daarentegen geavanceerdere technische apparatuur en zijn complexer in het gebruik. Deze planten zijn echter betrouwbaarder en kunnen zuurstof met een hogere zuiverheid leveren.

In deze studie werd het optimale structurele ontwerp van de OTM-module bepaald door relevante geometrische parameters te identificeren. Dit is een belangrijke stap in de richting van het demonstreren van een zuurstofmembraanmodule die met succes kan worden geassembleerd, getest en gebruikt in een industriële omgeving.

Hiervoor werd een prototypemodule ontworpen met een multidisciplinaire aanpak. Hierbij moet rekening worden gehouden met factoren die verband houden met het productieproces, de assemblage, de kenmerken en het ontwerp. Het is vermeldenswaard dat deze aanpak kan worden uitgebreid naar andere soorten modules. De sleutel tot een succesvol ontwerp is het juiste afdichtingssysteem.

De componenten die in dit onderzoek worden gebruikt, zijn OTM-modules van het plaattype, opgebouwd uit keramische composietmaterialen en poreuze lagen. Elke laag wordt aan elkaar gelamineerd om een ​​eenheid te vormen. Ontwerp interne doorgangen voor redelijke gasstroomsnelheden.

Er is een hexahedraal element met 20 knooppunten aan het model toegevoegd om de nauwkeurigheid van de Thin Film OTM-module te verbeteren. Dit vergroot de nauwkeurigheid van de spanningswaarden op de gaskanaallaag.

Er zijn verschillende penetratietesten uitgevoerd om de effectiviteit van het membraan te beoordelen. Een van de meest succesvolle van deze tests toonde aan dat het meest effectieve permeabele gebied zich feitelijk bovenaan de poreuze laag bevond.

Methaan is een belangrijk bestanddeel van aardgas. Het wordt geproduceerd door vele processen, zoals afvalwaterzuivering, stortplaatsen, anaerobe vergisting, landgebruik en transport van fossiele brandstoffen.

De CH4-emissie per oppervlakte-eenheid is afhankelijk van het bodemtype en de concentratie CH4 in de bodem. Er wordt geschat dat tussen de 50% en 90% van de CH4 die ondergronds wordt geproduceerd, wordt geoxideerd voordat deze de atmosfeer bereikt. Dit komt door de aanwezigheid van porieruimte en het vermogen van micro-organismen om gassen te oxideren.

Methaan kan een effectief verwarmingsmiddel zijn. De opwarmingsimpact ervan neemt echter in de loop van de tijd af. Gelukkig kunnen veel van de verontreinigende stoffen die met dit kortlevende gas gepaard gaan, worden verminderd of geëlimineerd door de olie- en gasapparatuur te verbeteren en lekken te verminderen.

Bovendien zijn natuurlijke wetlands en bosbranden bronnen van methaan. Omdat dit gas licht ontvlambaar is, kan het in slecht geventileerde ruimtes explosieve mengsels vormen met lucht. Deze explosieve mengsels kunnen ernstige luchtwegaandoeningen veroorzaken.

Een andere belangrijke bron van methaanuitstoot is de verbranding van fossiele brandstoffen. EPA heeft een methaanpromotieprogramma voor kolenbedden ontwikkeld om dit probleem aan te pakken. Door olie- en gasapparatuur te upgraden, lekkages te voorkomen en het publiek voor te lichten, hoopt het agentschap de bijdrage van deze vervuilende stof aan ons klimaat te verminderen.

In het zuidoosten van China werd een twee jaar durende veldproef uitgevoerd. In het onderzoek werd de interactie tussen verschillende bodemlagen en de uitstoot van methaan onderzocht. De CH4-concentratie in de verschillende lagen werd gemeten met behulp van een meertraps bemonsteringssonde.

Het effect van stikstofbemesting op de CH4-concentratie in de bodem werd onderzocht. Door de stikstofbemesting nam de CH4-concentratie in de vierlaagse bodem toe. Biochar-correctie had geen significant effect op de CH4-concentraties.

Het doel van deze studie was om de permeatie van zuurstof door een asymmetrisch membraan te onderzoeken. Het probeert ook uitdagingen te identificeren die gepaard gaan met het produceren van veelbelovende membraanmaterialen.

Zuurstofpermeabiliteit is belangrijk bij het bepalen van de economische levensvatbaarheid van een membraanproces. Om efficiënte, milieuvriendelijke en duurzame oplossingen voor de zuurstofproductie te ontwikkelen, moeten membraanmaterialen een hoge zuurstofdoorlaatbaarheid hebben. Dit is van cruciaal belang voor het verbeteren van de procesefficiëntie en het verlagen van de productiekosten. Verschillende onderzoeken hebben de permeabiliteit van zuurstof in verschillende membranen onderzocht.

De permeabiliteit is een functie van de partiële zuurstofdrukgradiënt, de oppervlakte-uitwisselingssnelheid en de bulkdiffusie van zuurstofionen. De impact van deze variabelen kan echter variëren, afhankelijk van de experimentele setting. De permeatie van zuurstof door polymeermembranen wordt bijvoorbeeld vaak beperkt door de chemische en thermische stabiliteit van het materiaal.

We onderzochten het effect van temperatuur en inlaatluchtsnelheid op de permeatie van zuurstof door twee asymmetrische membranen. Om de zuurstofgeneratiesnelheid te bepalen, hebben we ook zuiver helium als spoelgas aan de ondersteunde zijde van het membraan geleverd.

Onze resultaten suggereren dat de zuurstofstroom met een belangrijke factor toeneemt als gevolg van de verhoogde zuurstofpermeatie. Daarnaast wordt ook de stikstofzuiverheid aan de kernzijde verbeterd. Ondanks de hogere zuurstofdoorlaatbaarheid blijft de kooldioxideselectiviteit onveranderd.

Er werd een reeks tests bij kamertemperatuur uitgevoerd op een groot aantal monsters. Deze tests bevestigen de herhaalbaarheid van het productieproces. Bij 950 °C werd de buigsterkte sf gemeten met behulp van een op maat gemaakte vierpunts SiC-bevestiging. Bovendien werd een Pt/Pt-Rh-thermokoppel naast het monster geplaatst om de temperatuur te controleren.