التحليل الحراري تحت الهيدروجين
المفتاح لفهم أفضل للتفاعلات المادية
ويحظى الهيدروجين (H2) باهتمام متزايد لدوره المحتمل في الممارسات المستدامة والتكنولوجيا الخضراء. ويعد البحثarcح في تفاعل المواد مع الهيدروجين أمراً بالغ الأهمية لتطوير حلول صديقة للبيئة يمكن أن تقلل بشكل كبير من الأثر البيئي.
أحد التطبيقات البارزة هو استخدام الهيدروجين للتخفيف من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالية من العمليات المعدنية من خلال الاختزال المباشر، كما هو الحال في اختزال خام الحديد. ويُعد التخزين الكيميائي للهيدروجين، لا سيما من خلال استخدام هيدريدات الفلزات، وسيلة مهمة أخرى للبحوثarcح. ويعمل العلماء على تعزيز القدرات الحجمية والجاذبية وكذلك حركية امتصاص/امتصاص الهيدروجين ودورة حياة المواد المرشحة المحتملة. يمكن أن يؤدي تحسين هذه الجوانب من المواد إلى حلول أكثر كفاءة وعملية لتخزين الهيدروجين، وهي حيوية لمختلف التطبيقات بما في ذلك النقل وتخزين الطاقة وأنظمة الطاقة المتجددة.
القياسات الآمنة في الأجواء المختزلة أو المؤكسدة
يتميز مفهوم ح₂آمن الذي طورته NETZSCH بحل كامل لإجراء الاختبارات في بيئات ذات تركيزات متفاوتة من الهيدروجين مع توفير أقصى درجات الأمان. ويتيح هذا المفهوم إجراء التجارب الآمنة في بيئة هيدروجين بنسبة 100% أو بتركيزات أقل من الهيدروجين H2 ممزوجاً بغازات غير قابلة للاشتعال مثل النيتروجين (N2) أو الأرجون (Ar). وتتحقق هذه المرونة من خلال بروتوكول سلامة شامل مدمج في النظام.
تتمثل إحدى السمات الرئيسية لمفهوم ح₂آمنفي قدرته على إجراء دورات الأكسدة والاختزال المعقدة بسلاسة. وينطوي ذلك على التبديل بين الأجواء المحتوية على الهيدروجين والأكسجين في إطار قياس واحد، مما يسمح بإجراء تحليل دقيق لحركية التفاعل وسلوك المواد في ظل ظروف مختلفة. وخلال هذه الاختبارات، من الضروري الحفاظ على السلامة في جميع الأوقات. لذلك، في حالة وسيطة، يتم تطهير العينة وجهاز الاختبار بغاز خامل. تستمر عملية التطهير هذه حتى الوصول إلى ظروف آمنة لتغيير الغاز، مما يقلل من أي مخاطر محتملة مرتبطة بالتعامل مع الهيدروجين أو الأكسجين.
الطريقة
القياس الحراري المتزامن للوزن الحراري - المسح الحراري التفاضلي
ويؤدي التطبيق المتزامن لقياس الثيرموغرافيات الحرارية (TGA) وقياس المسح الحراري التفاضلي (DSC) على عينة واحدة في جهاز قياس الثقل الحراري الحراري إلى الحصول على معلومات أكثر من التطبيق المنفصل في جهازين مختلفين:
- تكون ظروف الاختبار متطابقة تمامًا لإشارات TGA و DSC (نفس الغلاف الجوي، ومعدل التدفق، وضغط البخار على العينة، ومعدل التسخين، والتلامس الحراري لبوتقة العينة والمستشعر، وتأثير الإشعاع، وما إلى ذلك).
- يتم تحسين قابلية تحليل الإشارات، حيث تتوفر دائمًا مجموعتان أو أكثر من المعلومات المتعلقة بسلوك العينة في وقت واحد (التفريق بين التحول الطوري والتحلل، وبين تفاعلات الإضافة والتكثيف، والتعرف على تفاعلات الانحلال الحراري والأكسدة والاحتراق، وما إلى ذلك).
- تعد طريقة التحليل الحراري المتزامن (STA) متعددة الاستخدامات بشكل استثنائي، وقادرة على استيعاب التجارب المعقدة التي تنطوي على ظروف جوية متخصصة مثل بخار الماء والغازات المسببة للتآكل، والآن، الأجواء الهيدروجينية.
يعتمد التحليل الحراري المتزامن (STA) على المعايير، على سبيل المثال، ISO 11358، ASTM E793، DIN 51004، DIN 51006، DIN 51007. وهو يشير عمومًا إلى التطبيق المتزامن لقياس الثقل الحراري (TGA) وقياس المسح الحراري التفاضلي (DSC) على نفس العينة في جهاز واحد.
ح₂آمن المفهوم
- يتم تنظيم حجم H2 بدقة عن طريق إدخال الهيدروجين في الجزء العلوي من الفرن وحصره في مساحة محددة فوق غرفة التوازن التي يتم تطهيرها باستمرار.
- يتم قياس تركيزات الغاز من H2 و O2 بشكل مستمر للتعامل الآمن.
- تقوم وحدة الاتصال المركزية، صندوق ح₂آمن، بمعالجة المعلومات الإجمالية والتحكم في تدفقات الغاز على أساس حدود السلامة المحددة مسبقًا.
- يتم تحقيق التشغيل الآمن من الفشل عن طريق فتح الصمامات المغناطيسية في حالة انقطاع التيار الكهربائي، وبالتالي إطلاق غاز خامل يزيل الهيدروجين من النظام.
إعداد نظام ح₂آمن المفهوم
مفهوم سلسلة STA 509
المواصفات
| ح₂آمن لـ STA 449/509 | |
|---|---|
| نوع الفرن الذي يدعم قياسات H₂ | سي سي |
| نطاق درجة الحرارة | RT إلى 1600 درجة مئوية |
| أنواع المستشعرات* |
|
| أنواع المزدوجات الحرارية* |
|
| نوع المستشعر لتجارب الاختزال فقط | W |
| اختياري 4 أضعاف MFC | إمكانية التبديل بين أجواء الهيدروجين والهواء في قياس واحد |
| إمداد الهيدروجين | مزود من قبل المشغل، على سبيل المثال، مولد هيدروجين، أسطوانة H₂ |
| خلية قياس H₂ و O₂ | متضمنة |
| صندوق آمن H₂ H₂ | متضمن |
| معالجة اختيارية لمخرج الغاز | H₂ تخفيف H₂ |
| ترقية STA 449 الحالية | ممكن |
* إمكانية انخفاض العمر الافتراضي اعتمادًا على المعايير التجريبية
المنتجات ذات الصلة
الترقية لسلسلة STA 449
يمكن الوصول بسهولة إلى مفهوم ح₂آمن لجميع أجهزة سلسلة STA 449 و509، مما يوفر مرونة في ترقية الأجهزة الحالية. تحتفظ الأدوات التي تمت ترقيتها بوظائفها الكاملة مع تمكين العمليات الآمنة مع الهيدروجين. تشمل الترقية جميع المكونات الأساسية ويمكن إجراؤها بسهولة في الموقع بواسطة فريق الخدمة لدينا.
