Wie viel wissen Sie über die Vorteile einer Sauerstoffmembran?

Sauerstoffmembranen sind eine großartige Möglichkeit, Stickstoff aus Methangas herzustellen. Dies liegt daran, dass die Membran die Herstellung von Stickstoff durch Mischen zweier Gase ermöglicht. Dadurch produzieren Sie schneller mehr Stickstoff. Daher bietet die Verwendung einer Sauerstoffmembran viele Vorteile. Hier sind einige:

Sauerstoffdurchlässige Membranen sind eine vielversprechende Strategie zur Verbesserung der Stickstoffproduktionseffizienz in Energiekreisläufen. Allerdings sind Polymermembranen im Allgemeinen nicht in der Lage, eine hohe Permselektivität zu erreichen. Ziel dieser Studie war es, den Einfluss der Oberflächenrauheit dieser Filme auf ihre Leistung zu untersuchen.

In dieser Studie wurde ein BCFZ-Hohlfasermembranreaktor verwendet. Erzeugen Sie eine poröse Schicht mit der BCFZ-Aufschlämmung, die eine Stunde lang auf 1050 °C erhitzt wird. Anschließend auf die Außenfläche der Membran auftragen. Analysieren Sie nach 120 Betriebsstunden die REM-Bilder. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die poröse BCFZ-Schicht die Sauerstoffionen-Assoziationsstellen erhöht und dadurch die Sauerstoffpermeation erhöht.

Cloisit 15A (P-C15A) mit Fe-Säulen, dispergiert in einer Polysulfonmatrix. Es hat viele Eigenschaften, einschließlich kinetischer Durchmesser, pKa und Selektivität.

Schätzen Sie mithilfe einer Bildanalysesoftware den Links-Rechts-Kontaktwinkel der Membran. Die Rauheit ist ein wichtiger Faktor für die mechanische Festigkeit der Membran und die Leistung des Systems.

Bei 890 °C zeigte die Membran eine hohe Selektivität für Kohlendioxid und Methan. In Anwesenheit von Lithiumchlorid verringerte sich dieser Wert jedoch um 63 %.

Mit zunehmender Methankonzentration auf der Permeatseite sank die Methanumwandlung von 45 % auf 33 %. Dieser Rückgang kann auf die verringerte Rate der mesenchymalen 1O2-Bildung innerhalb der Membran zurückgeführt werden.

Darüber hinaus kann die poröse BCFZ-Schicht die Effizienz der Sauerstoffübertragung verbessern. Die untere Grenze der 1O2-Durchlässigkeit beträgt nur 2 cm/s. Obwohl die Sauerstoffdurchlässigkeit in Gegenwart der porösen Schicht etwas höher war, reichte sie nicht aus, um eine vollständige Methanumwandlung zu erreichen.

Eine Membransauerstoffanlage ist ein industrielles System zur Erzeugung von Sauerstoff. Es ist relativ einfach und zuverlässig und kann in bestehende Luftsysteme integriert werden. Membransauerstoffanlagen erzeugen Sauerstoff mit einer Reinheit von 30–45 %. Dies ist der Hauptvorteil gegenüber anderen Pflanzen.

Sauerstoff ist für aerobe Organismen lebenswichtig und kommt in einer Vielzahl technologischer Prozesse vor. Beispielsweise wird es im Öl- und Gassektor häufig zur Verarbeitung und Erhöhung der Viskosität von Öl eingesetzt. Darüber hinaus wird es bei Schneidprozessen und Lötprozessen eingesetzt.

Traditionell basierten Messmethoden auf der kolorimetrischen Analyse, neuere Entwicklungen ermöglichen jedoch Echtzeitdaten. Eine Methode namens O-OCR ermöglicht die gleichzeitige Erkennung des Sauerstoffverbrauchs über mehrere Membrandoppelschichtgeräte hinweg.

Eine andere Methode, O-MCP, ermöglicht die gleichzeitige Erfassung von Daten zur Sauerstoffkonzentration und zum Sauerstoffverbrauch. Dies geschah zunächst mit einem einzigen Gerät. Mithilfe einer auf Finite-Elemente-Analyse basierenden Modellierung konnten Forscher Messungen simulieren und Einzelzellen-OCR-Daten schätzen.

Die optische Sensoreinheit befindet sich im unteren Mikrokanal des O-MCP. Die Sensoreinheit ist 0,75 mm dick. Der Fluss in jedem Mikrokanal wird durch eine Reihe von Mikropumpen gesteuert, die sich im Deckel des Geräts befinden.

O-MCP ermöglicht auch die Messung medikamenteninduzierter Stoffwechselveränderungen. Diese Veränderungen wurden in mikrofluidischen Kulturplatten überwacht, die proximale tubuläre Epithelzellen menschlicher Nieren enthielten.

Da Membran-Sauerstoffkonzentratoren einfacher zu bedienen sind, sind die Betriebskosten geringer. Im Gegensatz dazu erfordern kryogene Sauerstoffanlagen eine fortschrittlichere technische Ausrüstung und sind komplexer im Betrieb. Diese Anlagen sind jedoch zuverlässiger und können Sauerstoff mit höherer Reinheit liefern.

In dieser Studie wurde das optimale strukturelle Design des OTM-Moduls durch die Identifizierung relevanter geometrischer Parameter ermittelt. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Demonstration eines Sauerstoffmembranmoduls, das erfolgreich in einer industriellen Umgebung zusammengebaut, getestet und betrieben werden kann.

Zu diesem Zweck wurde ein Prototypenmodul mit einem multidisziplinären Ansatz entworfen. Dies erfordert die Berücksichtigung von Faktoren im Zusammenhang mit Herstellungsprozess, Montage, Eigenschaften und Design. Es ist erwähnenswert, dass dieser Ansatz auf andere Modultypen ausgeweitet werden kann. Der Schlüssel zu einem erfolgreichen Design ist das richtige Dichtungssystem.

Die in dieser Studie verwendeten Komponenten sind plattenförmige OTM-Module, die aus Verbundkeramikmaterialien und porösen Schichten bestehen. Jede Schicht wird zu einer Einheit laminiert. Entwerfen Sie interne Durchgänge für angemessene Gasdurchflussraten.

Dem Modell wurde ein Hexaederelement mit 20 Knoten hinzugefügt, um die Genauigkeit des Dünnschicht-OTM-Moduls zu verbessern. Dies erhöht die Präzision der Spannungswerte auf der Gaskanalschicht.

Zur Beurteilung der Wirksamkeit der Membran wurden mehrere Penetrationstests durchgeführt. Einer der erfolgreichsten dieser Tests zeigte, dass sich der effektivste durchlässige Bereich tatsächlich an der Oberseite der porösen Schicht befand.

Methan ist ein wichtiger Bestandteil von Erdgas. Es entsteht bei vielen Prozessen wie Abwasserbehandlung, Deponien, anaerober Vergärung, Landnutzung und Transport fossiler Brennstoffe.

Die CH4-Emissionen pro Flächeneinheit hängen von der Bodenart und der CH4-Konzentration im Boden ab. Schätzungen zufolge werden zwischen 50 und 90 % des im Untergrund produzierten CH4 oxidiert, bevor es in die Atmosphäre gelangt. Dies ist auf das Vorhandensein von Porenräumen und die Fähigkeit von Mikroorganismen zurückzuführen, Gase zu oxidieren.

Methan kann ein wirksames Wärmemittel sein. Allerdings nimmt seine wärmende Wirkung mit der Zeit ab. Glücklicherweise können viele der mit diesem kurzlebigen Gas verbundenen Schadstoffe durch die Verbesserung der Öl- und Gasausrüstung und die Reduzierung von Lecks reduziert oder beseitigt werden.

Darüber hinaus sind natürliche Feuchtgebiete und Waldbrände Methanquellen. Da dieses Gas leicht entflammbar ist, kann es in schlecht belüfteten Räumen mit Luft explosive Gemische bilden. Diese explosiven Gemische können schwere Atemwegserkrankungen verursachen.

Eine weitere große Quelle von Methanemissionen ist die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Um dieses Problem anzugehen, hat die EPA ein Programm zur Förderung von Kohleflözmethan entwickelt. Durch die Modernisierung von Öl- und Gasanlagen, die Verhinderung von Ölaustritten und die Aufklärung der Öffentlichkeit hofft die Agentur, den Beitrag dieses Schadstoffs zu unserem Klima zu verringern.

Im Südosten Chinas wurde ein zweijähriger Feldversuch durchgeführt. Die Studie untersuchte das Zusammenspiel verschiedener Bodenschichten und Methanemissionen. Die CH4-Konzentration in den verschiedenen Schichten wurde mit einer mehrstufigen Probenahmesonde gemessen.

Die Wirkung der Stickstoffdüngung auf die CH4-Konzentration im Boden wurde untersucht. Mit der Stickstoffdüngung stieg die CH4-Konzentration im vierschichtigen Boden an. Die Korrektur der Pflanzenkohle hatte keinen signifikanten Einfluss auf die CH4-Konzentrationen.

Ziel dieser Studie war es, die Permeation von Sauerstoff durch eine asymmetrische Membran zu untersuchen. Außerdem wird versucht, Herausforderungen zu identifizieren, die mit der Herstellung vielversprechender Membranmaterialien verbunden sind.

Die Sauerstoffdurchlässigkeit ist wichtig für die Wirtschaftlichkeit eines Membranprozesses. Um effiziente, umweltfreundliche und nachhaltige Lösungen zur Sauerstoffproduktion zu entwickeln, müssen Membranmaterialien eine hohe Sauerstoffdurchlässigkeit aufweisen. Dies ist entscheidend für die Verbesserung der Prozesseffizienz und die Reduzierung der Produktionskosten. Verschiedene Studien haben die Permeabilität von Sauerstoff in verschiedenen Membranen untersucht.

Die Permeabilität ist eine Funktion des Sauerstoffpartialdruckgradienten, der Oberflächenaustauschrate und der Massendiffusionsfähigkeit von Sauerstoffionen. Die Auswirkungen dieser Variablen können jedoch je nach Versuchsumgebung variieren. Beispielsweise wird die Permeation von Sauerstoff durch Polymermembranen häufig durch die chemische und thermische Stabilität des Materials begrenzt.

Wir untersuchten den Einfluss von Temperatur und Einlassluftgeschwindigkeit auf die Permeation von Sauerstoff durch zwei asymmetrische Membranen. Um die Sauerstofferzeugungsrate zu bestimmen, haben wir zusätzlich reines Helium als Spülgas auf der unterstützten Seite der Membran zugeführt.

Unsere Ergebnisse legen nahe, dass der Sauerstofffluss aufgrund der erhöhten Sauerstoffpermeation um einen wichtigen Faktor zunimmt. Darüber hinaus wird auch die Stickstoffreinheit auf der Kernseite verbessert. Trotz der höheren Sauerstoffdurchlässigkeit bleibt die Kohlendioxidselektivität unverändert.

An einer großen Anzahl von Proben wurde eine Reihe von Raumtemperaturtests durchgeführt. Diese Tests bestätigen die Wiederholbarkeit des Herstellungsprozesses. Bei 950 °C wurde die Biegefestigkeit sf mit einer speziell angefertigten Vierpunkt-SiC-Vorrichtung gemessen. Zusätzlich wurde ein Pt/Pt-Rh-Thermoelement neben der Probe platziert, um die Temperatur zu überwachen.