酸素膜の利点についてどれくらい知っていますか?

酸素膜 メタンガスから窒素を生成する優れた方法です。これは、膜を使用すると 2 つのガスを混合することで窒素を生成できるためです。こうすることで、より多くの窒素がより早く生成されます。したがって、酸素膜を使用することには多くの利点があります。ここにあるいくつかの：

酸素透過性膜は、パワーサイクルにおける窒素生成効率を向上させるための有望な戦略です。しかし、ポリマー膜は一般に高い選択透過性を実現できません。この研究は、これらのフィルムの表面粗さがその性能に及ぼす影響を調べることを目的としました。

この研究ではBCFZ中空糸膜反応器を使用しました。 1050 °C で 1 時間加熱した BCFZ スラリーを使用して多孔質層を生成します。次に、膜の外側表面にブラシで塗ります。 120 時間の操作後、SEM 画像を分析します。これらの結果は、多孔質BCFZ層が酸素イオン会合サイトを増加させ、それによって酸素透過性が増加することを示しています。

ポリスルホンマトリックス中に分散された鉄柱クロイサイト 15A (P-C15A)。反応直径、pKa、選択性などの多くの特性を備えています。

画像解析ソフトウェアを使用して、膜の左右の接触角を推定します。粗さは、膜の機械的強度とシステムの性能を決定する重要な要素です。

890 °C では、膜は二酸化炭素とメタンに対して高い選択性を示しました。ただし、塩化リチウムの存在下では、この値は 63% 減少しました。

透過側のメタン濃度が増加するにつれて、メタン転化率は 45% から 33% に減少しました。この減少は、膜内の 1O2 間葉形成速度の低下に起因すると考えられます。

さらに、多孔質BCFZ層は酸素透過効率を高めることができる。 1O2 透過率の下限はわずか 2 cm/s です。酸素透過率は多孔質層の存在下でわずかに高くなりましたが、メタンの完全な変換を達成するには十分ではありませんでした。

膜酸素プラントは、酸素を生成するように設計された産業システムです。比較的シンプルで信頼性が高く、既存の空気システムに統合できます。膜酸素プラントは 30 ～ 45% の酸素純度を生成します。これが他の植物に比べて大きな利点です。

酸素は好気性生物にとって不可欠であり、さまざまな技術プロセスに存在します。たとえば、石油およびガス分野で、石油を処理して粘度を高めるために広く使用されています。その他、切断加工やロウ付け加工にも使用されます。

従来、測定方法は比色分析に依存していましたが、最近の開発によりリアルタイム データが可能になりました。 O-OCR と呼ばれる方法を使用すると、複数の膜二重層デバイスにわたる酸素消費量を同時に検出できます。

もう 1 つの方法である O-MCP を使用すると、酸素濃度と酸素消費量のデータを同時に収集できます。当初、これは単一のデバイスで行われていました。有限要素解析ベースのモデリングを使用して、研究者は測定をシミュレートし、単一セル OCR データを推定することができました。

光学ベースのセンサー ユニットは、O-MCP の下部マイクロチャネルに配置されています。センサーユニットの厚さは0.75mmです。各マイクロチャネルの流れは、デバイスの蓋内に配置されたマイクロポンプのアレイによって制御されます。

O-MCP を使用すると、薬物誘発性の代謝変化の測定も可能になります。これらの変化は、ヒト腎臓近位尿細管上皮細胞を含むマイクロ流体培養プレートでモニタリングされました。

膜酸素濃縮器は操作が簡単なため、操作コストが低くなります。対照的に、極低温酸素プラントはより高度な技術機器を必要とし、操作がより複雑です。ただし、これらのプラントはより信頼性が高く、より高純度の酸素を提供できます。

この研究では、関連する幾何学的パラメータを特定することにより、OTM モジュールの最適な構造設計が決定されました。これは、産業環境で正常に組み立て、テスト、操作できる酸素膜モジュールを実証するための重要なステップです。

この目的のために、学際的なアプローチを使用してプロトタイプ モジュールが設計されました。これには、製造プロセス、組み立て、特性、設計に関連する要素を考慮する必要があります。このアプローチは他のタイプのモジュールにも拡張できることに注目してください。設計を成功させる鍵は、正しいシーリング システムを備えていることです。

この研究で使用されたコンポーネントは、複合セラミック材料と多孔質層で構成されるプレート型 OTM モジュールです。各層が積層されてユニットが形成されます。妥当なガス流量が得られるように内部通路を設計します。

薄膜 OTM モジュールの精度を向上させるために、20 ノードの六面体要素がモデルに追加されました。これにより、ガス チャネル層の応力値の精度が向上します。

膜の有効性を評価するために、いくつかの浸透試験が実施されました。これらのテストの中で最も成功したものの 1 つは、最も効果的な透過領域が実際には多孔質層の上部にあることを示しました。

メタンは天然ガスの重要な成分です。これは、廃水処理、埋立地、嫌気性消化、土地利用、化石燃料の輸送などの多くのプロセスによって生成されます。

単位面積あたりの CH4 排出量は、土壌の種類と土壌中の CH4 の濃度によって異なります。地下で生成される CH4 の 50% ～ 90% は、大気中に到達する前に酸化されると推定されています。これは、細孔空間の存在と微生物のガスを酸化する能力によるものです。

メタンは効果的な温暖化剤となり得ます。しかし、その温暖化の影響は時間の経過とともに減少します。幸いなことに、この寿命の短いガスに関連する汚染物質の多くは、石油・ガス設備を改善し、漏れを減らすことで削減または除去できます。

さらに、自然の湿地や山火事もメタンの発生源となります。このガスは可燃性が高いため、換気の悪い空間では空気と爆発性混合物を形成する可能性があります。これらの爆発性混合物は重篤な呼吸器疾患を引き起こす可能性があります。

メタンのもう 1 つの主な排出源は、化石燃料の燃焼です。 EPA は、この問題への対処を支援するために炭層メタン促進プログラムを開発しました。同庁は、石油・ガス設備を更新し、流出を防止し、国民を教育することによって、この汚染物質による気候への影響を軽減したいと考えている。

2年間にわたる実地試験が中国南東部で実施された。この研究では、さまざまな土壌層とメタン排出量の相互作用が調査されました。多段サンプリングプローブを使用して、さまざまな層の CH4 濃度を測定しました。

土壌CH4濃度に対する窒素施肥の影響を研究した。四層土壌中のCH4濃度は窒素施肥とともに増加した。 Biochar 補正は CH4 濃度に大きな影響を与えませんでした。

この研究の目的は、非対称膜を通る酸素の透過を調査することでした。また、有望な膜材料の製造に関連する課題を特定することも試みます。

酸素透過性は、膜プロセスの経済的実行可能性を決定する上で重要です。効率的で環境に優しく持続可能な酸素生成ソリューションを開発するには、膜材料が高い酸素透過性を備えていなければなりません。これは、プロセス効率を向上させ、生産コストを削減するために重要です。さまざまな研究で、さまざまな膜の酸素透過性が調査されています。

透過性は、酸素分圧勾配、表面交換率、および酸素イオンのバルク拡散率の関数です。ただし、これらの変数の影響は実験設定によって異なる場合があります。たとえば、ポリマー膜を通過する酸素の透過は、多くの場合、材料の化学的安定性および熱的安定性によって制限されます。

我々は、2 つの非対称膜を通る酸素の透過に対する温度と入口空気速度の影響を調査しました。酸素生成速度を決定するために、膜の支持側にパージガスとして純ヘリウムも供給しました。

私たちの結果は、酸素透過の増加により、酸素流束が重要な要因で増加することを示唆しています。また、コア側の窒素純度も向上します。より高い酸素透過性にもかかわらず、二酸化炭素選択性は変化しません。

多数のサンプルに対して一連の室温テストが実施されました。これらのテストにより、製造プロセスの再現性が確認されます。 950 °C での曲げ強度 sf は、特注の 4 点 SiC 治具を使用して測定されました。さらに、Pt/Pt-Rh 熱電対をサンプルの隣に置き、温度を監視しました。