Une université chinoise de premier plan fortement axée sur le génie chimique et la technologie environnementale recherchait une plate-forme expérimentale fiable pour la recherche sur le captage du carbone et la formation des étudiants en laboratoire. L'université avait besoin d'un système capable de contrôler avec précision le débit de gaz, la pression, la température et la concentration de dioxyde de carbone tout en mesurant la capacité d'adsorption et la dynamique de désorption sur une gamme de matériaux adsorbants. MicroNewton a fourni un système expérimental complet d'adsorption de dioxyde de carbone conçu pour répondre à ces exigences, intégrant l'alimentation en gaz, la régulation de la pression, la mesure du débit, la détection de la concentration, l'adsorption et l'acquisition de données dans une seule plateforme coordonnée.

Le système fonctionne comme un circuit de gaz continu. Une unité d'alimentation en gaz dotée d'un réservoir de stockage de 10 L alimente le dioxyde de carbone et le gaz vecteur via un dispositif de régulation de pression et un réservoir tampon, garantissant ainsi des conditions d'entrée stables. Un débitmètre massique de gaz avec une plage de 0 à 500 SLPM contrôle le débit de gaz avec une précision de plus ou moins 0,2 % de la pleine échelle. Le gaz entre ensuite dans un récipient d'adsorption logé dans un bain-marie à température constante capable de maintenir des températures de moins 5 à 100 degrés Celsius avec une fluctuation de plus ou moins 0,05 degrés. Un capteur de concentration de dioxyde de carbone avec une résolution de 1 ppm surveille le gaz de sortie en temps réel, tandis qu'un système d'acquisition de données enregistre tous les paramètres sur un écran tactile industriel de 10,1 pouces. La pression est gérée par un contrôleur de pression de gaz avec une résolution de 0,001 psi et surveillée par des capteurs de précision, et une pompe à vide avec une pression ultime de 2 Pa prend en charge la désorption modulée en pression. Les tiges chauffantes et les thermocouples de type T permettent un contrôle thermique précis pour la régénération par variation de température.

Les étudiants et les chercheurs utilisant le système expérimental d’adsorption du dioxyde de carbone acquièrent une expérience pratique tout au long d’un cycle complet de science de l’adsorption. À température constante, ils mesurent la capacité d’adsorption à différentes pressions et tracent les isothermes d’adsorption, permettant ainsi de comprendre les principes de l’équilibre d’adsorption. Ils comparent les performances de différents matériaux adsorbants, notamment le charbon actif, les tamis moléculaires et les matériaux de structure organométallique, en évaluant la capacité et la sélectivité d’adsorption du dioxyde de carbone. Les expériences sur l'effet de la température révèlent comment les conditions thermiques influencent le comportement et le taux d'adsorption. Pour la désorption, les étudiants appliquent du chauffage ou du vide pour régénérer l'adsorbant usé, en observant le cycle de désorption par adsorption et en apprenant les principes de l'adsorption modulée en température et de l'adsorption modulée en pression. Ils mesurent les courbes de concentration en fonction du temps pendant la désorption pour calculer le taux de désorption, la quantité de désorption, le temps de désorption et le degré de régénération, maîtrisant ainsi les caractéristiques dynamiques des processus de désorption. Toutes les données expérimentales sont enregistrées par le système d'acquisition intégré et peuvent être exportées pour une analyse plus approfondie et la rédaction d'un rapport.

En combinant un contrôle précis des processus avec une acquisition de données complète, le système expérimental d'adsorption du dioxyde de carbone offre à l'université une plate-forme polyvalente pour la recherche sur la capture du carbone, le criblage des matériaux adsorbants et la formation pratique en ingénierie. Les étudiants vont au-delà des descriptions des manuels scolaires pour générer, analyser et interpréter des données d'adsorption réelles, les préparant ainsi à des carrières dans les technologies de captage du carbone, le génie chimique et les sciences de l'environnement.

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