水素雰囲気下での熱分析
素材間の相互作用をより深く理解する鍵
水素（H2）は、持続可能な実践やグリーンテクノロジーにおける潜在的な役割として注目を集めている。材料と水素の相互作用に関する研究は、環境への影響を大幅に削減できる環境に優しいソリューションを開発するために不可欠である。
注目すべき用途のひとつは、鉄鉱石の還元など、直接還元による冶金プロセスからの高いCO2排出量を緩和するための水素の利用である。化学的水素貯蔵、特に金属水素化物の利用は、もうひとつの重要な研究分野である。科学者たちは、体積容量や重量容量、水素吸脱着速度論、潜在的な材料候補のライフサイクルの向上に取り組んでいる。材料のこれらの側面を改善することで、より効率的で実用的な水素貯蔵ソリューションにつながる可能性があり、これは輸送、エネルギー貯蔵、再生可能エネルギーシステムなど、さまざまな用途に不可欠である。
還元性または酸化性雰囲気での安全な測定
NETZSCH によって開発されたH2Secureは、さまざまな濃度の水素が存在する環境において、最大限の安全性を確保しながら試験を実施するための完全なソリューションを特徴としています。このコンセプトは、100％H2環境でも、窒素（N2）やアルゴン（Ar）などの不燃性ガスと混合した低濃度のH2でも、安全な実験を可能にする。この柔軟性は、システムに組み込まれた包括的な安全プロトコルによって達成される。
H2Secureの主な特徴のひとつは、複雑な酸化還元サイクルをシームレスに実行できることである。これには、1回の測定で水素と酸素を含む雰囲気を切り替えることが含まれ、異なる条件下での反応速度論と材料の挙動を正確に分析することができる。これらの試験中、常に安全性を維持することが極めて重要である。そのため、中間状態では、試料と試験装置を不活性ガスでパージします。このパージプロセスは、ガス交換の安全条件に達するまで続けられ、水素や酸素の取り扱いに伴う潜在的なリスクを最小限に抑えます。
NETZSCH H2SecureはTÜV認証を受けています。
方法
同時熱分析
同時熱重量測定-示差走査熱量測定
同時熱分析（STA）は、材料の熱安定性と組成を分析するために用いられる手法である。これは2つの手法を組み合わせたものである：熱重量分析（TGA）と示差走査熱量測定（DSC）である。
TGAは、材料を加熱または冷却したときの重量変化を測定し、分解温度、含水率、熱安定性に関する情報を提供する。DSCは、試料の温度を上昇させるのに必要な熱量を測定し、相転移、熱容量および反応エンタルピーに関する洞察を提供する。
熱機械分析
熱機械分析(TMA)は、固体、液体、糊状物質の寸法変化を、温度および/または時間の関数として、定義された機械的な力(DIN 51005, ASTM E 831, ASTM D696, ASTM D3386, ISO 11359 - Parts 1 to 3)の下で測定する技術です。熱膨張測定と密接な関係があり、無視できる荷重下で試料の長さ変化を測定します（DIN 51045）。
H2Secure
- 加熱炉の上部で水素を導入し、連続的にパージされるバランスチャンバー上部の決められたスペースに閉じ込めることで、 H2 の量を正確に調整します。
- H2とO2のガス濃度は安全な取り扱いのために連続的に測定されます。
- 中央通信ユニットのH2Secureボックスが全体的な情報を処理し、事前に設定された安全限界に基づいてガス流量を制御します。
- フェイルセーフ運転は、停電時にマグネットバルブを開き、システムから水素を除去する不活性ガスを放出することで達成されます。
H2Secureのセットアップ
STA 509シリーズ
H2Secureのセットアップ
TMA 512 Hyperion®
仕様
| H2SecureSTA 449/509用 | TMA512用H2セキュア | |
|---|---|---|
| H₂測定対応加熱炉タイプ | SiC | SiC |
| 温度範囲 | 室温～1600 | 室温～1600 |
| センサータイプ |
| |
| 熱電対タイプ |
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| 還元実験用センサーのみ | W | |
| オプションの4つ折りMFC | 水素雰囲気と空気雰囲気の切り替えが 1回の測定で水素雰囲気と空気雰囲気の切り替えが可能 | 水素雰囲気と空気雰囲気の切り替えが可能 1回の測定で水素雰囲気と空気雰囲気の切り替えが可能 |
| 水素供給 | オペレータが供給する。 発生器、H₂ボンベ | オペレータにより供給、例：水素発生器、H₂ボンベ シリンダー |
| H₂およびO₂測定セル | 含まれる | 含まれる |
| H₂セキュアボックス | 付属 | 付属 |
| オプションのガス出口処理 | H₂希釈 | H₂希釈 |
| 旧モデルのアップグレード | 可能 | 要相談 |
* 実験パラメータによっては寿命が短くなる可能性がある。
関連商品
STA 449シリーズ用アップグレード
H2Secureは、STA 449および509シリーズのすべての装置ですぐに利用でき、既存の装置を柔軟にアップグレードできます。アップグレードされた装置は、完全な機能を維持しながら、水素を使用した安全なオペレーションを可能にします。アップグレードはすべての重要なコンポーネントを含み、当社のサービスチームがオンサイトで簡単に実施できます。
