Quanto conosci i vantaggi di una membrana ad ossigeno?

Membrane ad ossigeno sono un ottimo modo per produrre azoto dal gas metano. Questo perché la membrana permette di produrre azoto miscelando due gas. In questo modo produci più azoto e più rapidamente. Pertanto, ci sono molti vantaggi nell’utilizzare una membrana ad ossigeno. Eccotene alcune:

Le membrane permeabili all’ossigeno rappresentano una strategia promettente per migliorare l’efficienza della produzione di azoto nei cicli energetici. Tuttavia, le membrane polimeriche generalmente non sono capaci di un'elevata permmelettività. Questo studio mirava ad esaminare l'effetto della ruvidità superficiale di questi film sulle loro prestazioni.

In questo studio è stato utilizzato un reattore a membrana a fibra cava BCFZ. Generare uno strato poroso utilizzando l'impasto liquido BCFZ riscaldato a 1050 gradi centigradi per un'ora. Spennellarlo quindi sulla superficie esterna della membrana. Dopo 120 h di funzionamento, analizzare le immagini SEM. Questi risultati indicano che lo strato poroso BCFZ aumenta i siti di associazione degli ioni di ossigeno, aumentando così la permeazione dell'ossigeno.

Cloisite 15A (P-C15A) con pilastri in Fe dispersa in una matrice di polisulfone. Ha molte proprietà tra cui diametro cinetico, pKa e selettività.

Utilizzando il software di analisi delle immagini, stimare l'angolo di contatto sinistro-destro della membrana. La rugosità è un fattore importante nel determinare la resistenza meccanica della membrana e le prestazioni del sistema.

A 890°C, la membrana ha mostrato un’elevata selettività per l’anidride carbonica e il metano. Tuttavia, in presenza di cloruro di litio, questo valore si riduceva del 63%.

All’aumentare della concentrazione di metano sul lato permeato, la conversione del metano diminuiva dal 45% al ​​33%. Questa diminuzione può essere attribuita alla ridotta velocità di formazione mesenchimale di 1O2 all'interno della membrana.

Inoltre, lo strato poroso BCFZ può migliorare l'efficienza della trasmissione dell'ossigeno. Il limite inferiore della permeabilità dell'1O2 è di soli 2 cm/s. Sebbene la velocità di trasmissione dell'ossigeno fosse leggermente superiore in presenza dello strato poroso, non era sufficiente per ottenere la conversione completa del metano.

Un impianto di ossigeno a membrana è un sistema industriale progettato per generare ossigeno. È relativamente semplice e affidabile e può essere integrato nei sistemi aerei esistenti. Gli impianti di ossigeno a membrana producono una purezza di ossigeno del 30-45%. Questo è il vantaggio principale rispetto ad altre piante.

L'ossigeno è essenziale per gli organismi aerobici ed è presente in una varietà di processi tecnologici. Ad esempio, è ampiamente utilizzato nel settore del petrolio e del gas per trattare e aumentare la viscosità del petrolio. Inoltre, viene utilizzato nei processi di taglio e nei processi di brasatura.

Tradizionalmente, i metodi di misurazione si basavano sull’analisi colorimetrica, ma i recenti sviluppi consentono dati in tempo reale. Un metodo chiamato O-OCR consente il rilevamento simultaneo del consumo di ossigeno su più dispositivi a doppio strato di membrana.

Un altro metodo, O-MCP, consente la raccolta simultanea dei dati sulla concentrazione e sul consumo di ossigeno. Inizialmente, ciò veniva fatto con un unico dispositivo. Utilizzando la modellazione basata sull'analisi degli elementi finiti, i ricercatori sono stati in grado di simulare misurazioni e stimare i dati OCR di singole cellule.

L'unità sensore a base ottica si trova nel microcanale inferiore dell'O-MCP. L'unità sensore ha uno spessore di 0,75 mm. Il flusso in ciascun microcanale è controllato da una serie di micropompe situate all'interno del coperchio del dispositivo.

L'O-MCP consente anche la misurazione dei cambiamenti metabolici indotti dai farmaci. Questi cambiamenti sono stati monitorati in piastre di coltura microfluidica contenenti cellule epiteliali tubulari prossimali del rene umano.

Poiché i concentratori di ossigeno a membrana sono più facili da utilizzare, costano meno. Al contrario, gli impianti criogenici di ossigeno richiedono attrezzature tecniche più avanzate e sono più complessi da gestire. Tuttavia, questi impianti sono più affidabili e possono fornire ossigeno di purezza più elevata.

In questo studio, la progettazione strutturale ottimale del modulo OTM è stata determinata identificando i parametri geometrici rilevanti. Si tratta di un passo importante verso la dimostrazione di un modulo a membrana per ossigeno che può essere assemblato, testato e utilizzato con successo in un ambiente industriale.

A questo scopo è stato progettato un modulo prototipo utilizzando un approccio multidisciplinare. Ciò richiede la considerazione di fattori legati al processo di produzione, assemblaggio, caratteristiche e progettazione. Vale la pena notare che questo approccio può essere esteso ad altri tipi di moduli. La chiave per un progetto di successo è avere il sistema di tenuta corretto.

I componenti utilizzati in questo studio sono moduli OTM di tipo a piastra costruiti con materiali ceramici compositi e strati porosi. Ogni strato è laminato insieme per formare un'unità. Progettare i passaggi interni per portate di gas ragionevoli.

Al modello è stato aggiunto un elemento esaedrico a 20 nodi per migliorare la precisione del modulo Thin Film OTM. Ciò aumenta la precisione dei valori di sollecitazione sullo strato del canale del gas.

Sono stati eseguiti diversi test di penetrazione per valutare l'efficacia della membrana. Uno dei test più riusciti ha dimostrato che l'area permeabile più efficace si trovava effettivamente nella parte superiore dello strato poroso.

Il metano è un componente importante del gas naturale. È prodotto da molti processi come il trattamento delle acque reflue, le discariche, la digestione anaerobica, l'uso del territorio e il trasporto di combustibili fossili.

Le emissioni di CH4 per unità di superficie dipendono dal tipo di suolo e dalla concentrazione di CH4 nel suolo. Si stima che tra il 50% e il 90% del CH4 prodotto nel sottosuolo venga ossidato prima di raggiungere l'atmosfera. Ciò è dovuto alla presenza di spazi porosi e alla capacità dei microrganismi di ossidare i gas.

Il metano può essere un efficace agente riscaldante. Tuttavia, il suo impatto sul riscaldamento diminuisce nel tempo. Fortunatamente, molti degli inquinanti associati a questo gas di breve durata possono essere ridotti o eliminati migliorando le apparecchiature per il settore petrolifero e del gas e riducendo le perdite.

Inoltre, le zone umide naturali e gli incendi sono fonti di metano. Poiché questo gas è altamente infiammabile, può formare miscele esplosive con l'aria in ambienti scarsamente ventilati. Queste miscele esplosive possono causare gravi malattie respiratorie.

Un’altra importante fonte di emissioni di metano è la combustione di combustibili fossili. L'EPA ha sviluppato un programma di promozione del metano da carbone per aiutare ad affrontare questo problema. Migliorando le attrezzature per petrolio e gas, prevenendo le fuoriuscite ed educando il pubblico, l'agenzia spera di ridurre il contributo di questo inquinante al nostro clima.

Una prova sul campo di due anni è stata condotta nel sud-est della Cina. Lo studio ha esaminato l'interazione tra diversi strati del suolo e le emissioni di metano. La concentrazione di CH4 nei diversi strati è stata misurata utilizzando una sonda di campionamento multistadio.

È stato studiato l'effetto della fertilizzazione con azoto sulla concentrazione di CH4 nel suolo. La concentrazione di CH4 nel terreno a quattro strati è aumentata con la fertilizzazione con azoto. La correzione del biochar non ha avuto effetti significativi sulle concentrazioni di CH4.

Lo scopo di questo studio era di indagare la permeazione dell'ossigeno attraverso una membrana asimmetrica. Tenta inoltre di identificare le sfide associate alla produzione di materiali di membrana promettenti.

La permeabilità all'ossigeno è importante per determinare la fattibilità economica di un processo a membrana. Per sviluppare soluzioni efficienti, rispettose dell’ambiente e sostenibili per la produzione di ossigeno, i materiali delle membrane devono avere un’elevata permeabilità all’ossigeno. Ciò è fondamentale per migliorare l’efficienza del processo e ridurre i costi di produzione. Vari studi hanno studiato la permeabilità dell'ossigeno in diverse membrane.

La permeabilità è una funzione del gradiente di pressione parziale dell'ossigeno, del tasso di scambio superficiale e della diffusività complessiva degli ioni di ossigeno. Tuttavia, l’impatto di queste variabili può variare a seconda del contesto sperimentale. Ad esempio, la permeazione dell'ossigeno attraverso le membrane polimeriche è spesso limitata dalla stabilità chimica e termica del materiale.

Abbiamo studiato l'effetto della temperatura e della velocità dell'aria in ingresso sulla permeazione dell'ossigeno attraverso due membrane asimmetriche. Per determinare la velocità di generazione dell'ossigeno, abbiamo anche fornito elio puro come gas di spurgo sul lato supportato della membrana.

I nostri risultati suggeriscono che il flusso di ossigeno aumenta di un fattore importante a causa dell’aumento della permeazione di ossigeno. Inoltre, viene migliorata anche la purezza dell'azoto sul lato del nucleo. Nonostante la maggiore permeabilità all’ossigeno, la selettività dell’anidride carbonica rimane invariata.

Una serie di test a temperatura ambiente sono stati eseguiti su un gran numero di campioni. Questi test confermano la ripetibilità del processo di produzione. A 950 °C, la resistenza alla flessione sf è stata misurata utilizzando un dispositivo SiC a quattro punti personalizzato. Inoltre, una termocoppia Pt/Pt-Rh è stata posizionata accanto al campione per monitorare la temperatura.