מחקר זה נתמך כלכלית על ידי קונסורציום מחקר MH21 משאבי גז הידרט ביפן והתכנית ניצול סודה הלאומי מתאן על ידי משרד הכלכלה, המסחר והתעשייה. המחברים מבקשים להודות ט Maekawa וס גוטו על עזרתם עם הניסויים. דמויות הודפס מחדש באישור (Muraoka, מ &#39;, Susuki, נ, ימגוצ&#39;י, ח&#39;, צוג&#39;י, ט, ימאמוטו, י &#39;, דלק אנרגיה, 29 (3), 2015, 1345-1351, 2015, DOI.: 10.1021 / ef502350n). כל הזכויות שמורות (2015) האגודה האמריקנית לכימיה.

הערה: אנא להתייעץ כל גיליונות נתוני בטיחות חומרים רלוונטיים כמו מחקר זה הינו באמצעות גז מתאן דליק בלחץ גבוה וכלי בלחץ גבוה גדול. לחבוש קסדה, משקפי מגן, ומגפי בטיחות. אם מערכת בקרת הטמפרטורה מפסיקה, הלחץ בתוך כלי מגדילה עם דיסוציאציה MH. כדי למנוע תאונות, השימוש במערכת שסתום בטיחות מומלץ מאוד כדי לשחרר את הגז מתאן אוטומטי לאווירה. מערכת שסתום הביטחון יכולה לעבוד ללא אספקת חשמל. 1. הכנת דגימות גז חול-מים-מתאן 9 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את הכלי בלחץ גבוה על השולחן הרוטט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים 1.5 L של מים טהורים בבקבוק מים ו -4,000 גרם חול סיליקה בבקבוק חול. במדויק לשקול את המוני חול ומים בבקבוקים חול ומים, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים 1 ליטר של מים טהורים בתוך כלי בלחץ גבוה עם נפח פנימי של 2,110 ס&quot;מ 3 מבקבוק מיםעד שהמים וממלאים מחצית הספינה הפנימית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל השולחן רוטט לרטוט הספינה כולה. הגדר את קצב הרטט ואת אספקת החשמל ל -50 הרץ ו -220 W, בהתאמה. החל את הרטט עד להשלמת שלב 1.5. סר באוויר שייר קו הניקוז ולסנן מתכתי sintered בתחתית הספינה על ידי רוטט כלי השיט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקי 3,300 גרם חול סיליקה מבקבוק חול לתוך הכלי בקצב קבוע של כ -1 גרם שניות -1 באמצעות משפך החזיק קרוב לפני המים בעוד הספינה כולה רטטה על מנת להבטיח אריזה אחידה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עצור את הרטט כאשר המים מגיעים לשפת הכלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח טבעת כחומת זמנית על שפת הספינה כדי למנוע מים מלזרום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רטט הספינה שוב בתדר 50 הרץ ו 220 W. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר החול מגיע לשפת הכלי (גובה 140 מ&quot;מ), לכבות את הרטט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סר הקיר הזמני ומים נקבוביים עודפים באמצעות הקו ניקוז דואר. יוצק את המים נקבוביים העודפות לבקבוק המים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ארוז את החול ידי רוטט כלי פעם או פעמיים בתדר 50 הרץ ו 300 W עבור 1 sec ולהוסיף חול יותר במידת הצורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול את המוני חול ומים בבקבוקים חול ומים. חשב את ההמונים חול ומים בתוך כלי מן ההבדלים המונים בקבוקי חול ומים. בניסוי זה, המוני חול ומים בתוך הכלים היו 3385 גרמו ו 823.6 גרם, בהתאמה. המסה של מים בתוך כלי מצוין כמו W הכולל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסה את הכלי בלחץ גבוה עם מכסה נירוסטה להדק את הברגים של זוגות מול באלכסון ברצף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזז את הכלי בלחץ גבוה מהשולחן רוטט לשולחן מיועד הניסוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסים את כלי בלחץ גבוה עם מבודד חום עבור שליטה על הטמפרטורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את צינורות בלחץ גבוה ואת קווי זרימה מקורר לכלי השיט בלחץ גבוה. </li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את השסתומים של צינורות גז קלט ופלט. לאוורר 10 L מתאן בשיעור של 800 מ&quot;ל דקות -1 עד אין טיפול במי עודף למלכודת בלחץ אטמוספרי. פריקת חול נמנע בשל מסנן מתכתי sintered קבוע בחלק התחתון של הספינה. המים שיורית נשאר על פני השטח בחול כי בחול סיליקה הידרופילי adsorbs מולקולות המים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול את המסה של מים בתוך המלכודת, w מלכודת, כדי לקבוע את כמויות הגז בתוך הכלי. מהי מסת המים שיורית, מיל w, בתוך כלי שיט באמצעות המשוואה w מיל = w הכולל - w מלכודת. במקרה זה, מיל w וללכוד w היה 360.6 גרם ו 463.0 גרם, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את נקבוביות מדגם באמצעות Ѱ הנוסחה = 1 - V תא חול / V, שם החול V הוא נפח של tהוא החול נקבע על ידי היחס בין מסת חול צפיפות חול (כלומר, ρ s = 2,630 קילו מ -3), ותא V הוא הנפח הפנימי של כלי השיט. הנקבובי Ѱ של המדגם היה 0.39. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את השסתום של קו גז פלט. להזריק מתאן כדי להגביר את הלחץ הנקבובי המתאן הכלי לכ 12.1 מגפ&quot;ס בטמפרטורת חדר (כלומר, 31.6 מעלות צלזיוס). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את השסתום של קו גז קלט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתחיל להקליט את הלחץ והטמפרטורה בתוך כלי במהלך הניסוי באמצעות לוגר נתונים. מרווח דגימת נתונים הוא 5 שניות. שעת הניסיון הכולל היא כ -3,000 דקות. </li></ol> סינתזת MH 2. ומדידה &quot;תכונות תרמיות של המדגם בקירור 9 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל ילר לקירור הספינה מ בטמפרטורת החדר עד 2.0 מעלות צלזיוס על ידי מחזורי הקירור. תנו לזרום קירור מן ילר to בתחתית הספינה, ומשם את המכסה של כלי השיט, ולבסוף חזרה ילר. שיעור שינוי הטמפרטורה בתוך הכלי היה כ 0.001 מעלות צלזיוס שניות -1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את פרמטרי מידות באמצעות תוכנת מנתח TPS. הגדרת סוג חיישן חיישן עיצוב # 7577. הגדר את כוח פלט W 0 ל -30 mW והזמן מדידה עד 5 שניות. ראוי לציין, כי הפרמטרים המתאימים צריכים להיות שונים אם סוג החיישן או תנאים מדגמים להשתנות. הגדר את הפרמטרים כדי להעלות את הטמפרטורה של 1 ° C עד 1.5 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את מידת קירור-יתר, sup ΔT, עם המשוואה הבאה: ΔT sup = T EQ (P) - T. (3) EQ T (P) הוא טמפרטורת שיווי המשקל של MH כפונקציה של לחץ P. EQ T (P) מחושב לפי CSMGem תוכנה 1.0; P ו- T הוא הלחץ והטמפרטורה בתוך הכלי נמדד באמצעות מד לחץ וטמפרטורה, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במקביל למדידת מוליכות תרמית, diffusivity תרמית, וחום נפח ספציפי באמצעות מנתח TPS לאחר sup ΔT יעלה על 2 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Switch חללית TPS המחוברת מנתח תכונות תרמיות לאחר כל מדידה. החלף את הכבלים בין חלליות TPS ואת המנתח באופן ידני במהלך הניסוי 9. תרשים החיבור מוצג באיור S2 התייחסות 9. רצף המיתוג עבור כל חיישן הוא לא. 6 → 2 → 7 → 5 → 1 → 9 → 4 → 3 → 8 → 6 .... הרצף מבוסס על המרחק בין החיישנים, אשר מוגדר ככל האפשר כדי למנוע את החום השיורי מאת משפיע על המדידות. איסוף נתונים בכל דקות 3-5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על המדידות עד &amp; #916; T sup מגיע 2 מעלות צלזיוס שוב. בניסוי זה, Δ T sup בתחילה עולה עם הזמן. לאחר sup ΔT מגיע לערך המרבי, sup ΔT פוחתת בהדרגה C 0 ° בגלל הלחץ פוחתת עם הקמתה של MH. בדקו אם ΔT sup גדול מ -2 ° C לפני מדידות TPS באמצעות משוואה 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא כי פרופיל הטמפרטורה אינה מושפעת ההיתוך MH. אם MH נמס במהלך המדידות, הטמפרטורה לא תגדל בגלל המסת MH היא תגובה אנדותרמית. בדוק את פרופיל הטמפרטורה במהלך המדידות, והוא נדון בפרק התוצאות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע את הניתוח &quot;תכונות תרמיות של כל נתוני טמפרטורת הפרופיל בטכניקת TPS. </li></ol> חישוב 3. השינוי הרווי המדגם 9,11 הערה:מידת הרוויה עבור MH, מים, וגז במדגם כפונקציה של t זמן מחושב באמצעות המשוואה של המדינה מהגז. פרטי חישוב המשוואות השתמשו מתוארים בעבר 11. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את הגז V נפח הגז מתאן, t בזמן t <img alt="משוואה 4" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq4.jpg" /> איפה Q הוא הנפח הראשוני של גז בתוך הכלי, V MH, t - 1 הוא הנפח של MH בזמן t - 1, ו- R Vhw הוא יחס הנפח של מי MH. <img alt="משוואה 5" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq5.jpg" /> במשוואה 5, n הוא מספר הידרציה של MH (~ 6), ρ MH ו ρ מים מתאים צפיפות MH ומים, בהתאמה, ו w MH ומי w לציין את המסה המולקולרית של MH ומים, respectively. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את t סכום ΔM (mol) של MH נוצר t - 1 עד t <img alt="משוואה 6" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq6.jpg" /> כאשר R הוא קבוע הגזים, P הוא הלחץ של גז מתאן, ו- Z t (גז T, T, גז P, T) הוא מקדם דחיסה של מתאן בזמן t. אנחנו 9 ו Sakamoto et al. 11 השתמשו המשוואה בנדיקטוס-ווב-רובין (BWR), כפי שתואם Lee ו קסלר, לחישוב Z t 12, 13. בחישוב זה, הנוסחאות (3-7.1) - (3-7.4) של המשוואה BWR 13 ואת קבועי Lee-קסלר משמשים בלוחות 3 - 7 ההפניה 13. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את השינוי הכמותי Δ V MH, <sub&gt; t של MH מ t - 1 עד t <img alt="משוואה 7" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq7.jpg" /> כאשר P s הוא לחץ ההתייחסות של 101,325 Pa, T s היא טמפרטורת הייחוס של 273.15 K, Z הים הוא מקדם הדחיסה ב- P s ו- T ים (Z ים ~ 1), ו- V CH4 הוא היחס בין נפח הגז מתאן יחידת נפח של MH [Nm 3 מ -3]. השתמש בערך V CH4 של 165.99 [Nm 3 מ -3]. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את נפח V MH, t של MH בזמן t <img alt="משוואה 8" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq8.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את נפח המים מים V, t ב כלי הלחץ בזמן t <img alt="משוואה 9" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq9.jpg" /&gt; מים כאשר V, 1 הוא הנפח הראשוני של מים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על החישובים באמצעות משוואות. 4-9 בזמן t = 2, 3, ... כדי לקבוע את השינוי הרוויה של מים, מתאן, ו MH 11. התנאי הראשוני הוא t = 1, כלומר, גז V, 1 = Q. ה- P ו- T בזמן t לקוחי יומני הנתונים 9. לפי תוצאות החישובים מוצגות בסעיף הבא. </li></ol>

<ol>
	<li>Sloan, E. D., Koh, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clathrate Hydrates of Natural Gases, 3rd ed. , (2007).</li><li>Hatzikiriakos, S. G., Englezos, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationship+between+global+warming+and+methane+gas+hydrates+in+the+earth.">The relationship between global warming and methane gas hydrates in the earth.</a> Chem. Eng. Sci. 48 (23), 3963-3969 (1993).</li><li>Yamamoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overview+and+introduction:+pressure+core-sampling+and+analyses+in+the+2012-2013+MH21+offshore+test+of+gas+production+from+methane+hydrates+in+the+eastern+Nankai+Trough.">Overview and introduction: pressure core-sampling and analyses in the 2012-2013 MH21 offshore test of gas production from methane hydrates in the eastern Nankai Trough.</a> Mar. Petrol. Geol. 66 (Pt 2), 296 (2015).</li><li>Fujii, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geological+setting+and+characterization+of+a+methane+hydrate+reservoir+distributed+at+the+first+offshore+production+test+site+on+the+Daini-Atsumi+Knoll+in+the+eastern+Nankai+Trough,+Japan.">Geological setting and characterization of a methane hydrate reservoir distributed at the first offshore production test site on the Daini-Atsumi Knoll in the eastern Nankai Trough, Japan.</a> Mar. Petrol. Geol. 66 (Pt 2), 310 (2015).</li><li>Mao, W. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+clusters+in+clathrate+hydrate.">Hydrogen clusters in clathrate hydrate.</a> Science. 297 (5590), 2247-2249 (2002).</li><li>Lee, S., Liang, L., Riestenberg, D., West, O. R., Tsouris, C., Adams, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CO2+hydrate+composite+for+ocean+carbon+sequestration.">CO2 hydrate composite for ocean carbon sequestration.</a> Environ. Sci. Technol. 37 (16), 3701-3708 (2003).</li><li>Muromachi, S., Ohmura, R., Takeya, S., Mori, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clathrate+Hydrates+for+Ozone+Preservation.">Clathrate Hydrates for Ozone Preservation.</a> J. Phys. Chem. B. 114, 11430-11435 (2010).</li><li>Waite, W. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+properties+of+hydrate-bearing+sediments.">Physical properties of hydrate-bearing sediments.</a> Rev. Geophys. 47 (4), (2009).</li><li>Muraoka, M., Susuki, N., Yamaguchi, H., Tsuji, T., Yamamoto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+properties+of+a+supercooled+synthetic+sand-water-gas-methane+hydrate+sample.">Thermal properties of a supercooled synthetic sand-water-gas-methane hydrate sample.</a> Energy Fuels. 29 (3), 1345-1351 (2015).</li><li>Gustafsson, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+plane+source+techniques+for+thermal+conductivity+and+thermal+diffusivity+measurements+of+solid+materials.">Transient plane source techniques for thermal conductivity and thermal diffusivity measurements of solid materials.</a> Rev. Sci. Instrum. 62 (3), 797-804 (1991).</li><li>Sakamoto, Y., Haneda, H., Kawamura, T., Aoki, K., Komai, T., Yamaguchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Study+on+a+New+Enhanced+Gas+Recovery+Method+by+Nitrogen+Injection+from+a+Methane+Hydrate+Reservoir.">Experimental Study on a New Enhanced Gas Recovery Method by Nitrogen Injection from a Methane Hydrate Reservoir.</a> J. MMIJ. 123 (8), 386-393 (2007).</li><li>Lee, B. I., Kesler, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+generalized+thermodynamic+correlation+based+on+three-parameter+corresponding+states.">A generalized thermodynamic correlation based on three-parameter corresponding states.</a> AIChE J. 21 (3), 510-527 (1975).</li><li>Reid, R. C., Prausnitz, J. M., Poling, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+3,+Unit+3,+7.">Chapter 3, Unit 3, 7.</a> The properties of gases and liquids. , 47-49 (1987).</li><li>Anderson, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enthalpy+of+dissociation+and+hydration+number+of+methane+hydrate+from+the+Clapeyron+equation.">Enthalpy of dissociation and hydration number of methane hydrate from the Clapeyron equation.</a> J. Chem. Thermodyn. 36 (12), 1119-1127 (2004).</li><li>Waite, W. F., deMartin, B. J., Kirby, S. H., Pinkston, J., Ruppel, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+conductivity+measurements+in+porous+mixtures+of+methane+hydrate+and+quartz+sand.">Thermal conductivity measurements in porous mixtures of methane hydrate and quartz sand.</a> Geophys. Res. Lett. 29 (24), 82-1-82-4 (2002).</li><li>Kumar, P., Turner, D., Sloan, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+diffusivity+measurements+of+porous+methane+hydrate+and+hydrate-sediment+mixtures.">Thermal diffusivity measurements of porous methane hydrate and hydrate-sediment mixtures.</a> J. Geophys. Res. 109 (B1), (2004).</li><li>Huang, D., Fan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+and+modeling+thermal+conductivity+of+gas+hydrate-bearing+sand.">Measuring and modeling thermal conductivity of gas hydrate-bearing sand.</a> J. Geophys. Res. 110 (B1), (2005).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

שפעת חום ההיווצרות של MH על מדידה נאמדה. חום ההיווצרות של MH נאמד ממוצרים של שינוי בשער של h S כפי שמוצג איור 3B ו אנתלפיה של היווצרות H = 52.9 kJ mol -1 עבור MH 14. כתוצאה מכך, שינוי הטמפרטורה המקסימלית היו 0.00081 ° C שניות -1. זה היה הרבה יותר נ?...

הידרט גז הם תרכובות גבישי המרכיבות מבנים כלוב של מולקולות מים מלוכדות מימן המכיל מולקולות אורח בכלוב 1. כמויות גדולות של נוזלים מתאן (MHS) באזורי הרצפה קפוא אוקיינוס ​​הן מקורות אנרגיה בעתיד מעניינים אך הוא עשוי לפגוע בתנאי האקלים הגלובלי 2. בחודש מרץ 2013, יפן הנפט, הגז, והמתכות הלאומיות Corporation שנערכו במבחן הפקת הנפט הראשון בעולם כדי לחלץ גז טבעי ממשקעים MH נושא בשוקת Nankai המזרחית באמצעות &quot;שיטת ירידת לחץ&quot; 3,4. הידרט גז יכול לאחסן גזים כגון מתאן 1, מימן 5, CO 2 1,6, ו אוזון 7. לפיכך, הידרט המתאן ומימן נלמדים כאחסון אנרגיה פוטנציאלית ומדיה תחבורה. כדי להפחית את פליטת ה- CO 2 משתחררים לאטמוספירה, CO 2 sequestration באמצעות CO 2 הידרט במשקעים למעמקי האוקיינוס ​​נחקרו 6. האוזון משמש כיום לטיהור מים ועיקור מזון. מחקרים של טכנולוגיית שימור האוזון נערכו כי זה 7 כימיה יציבה. ריכוז האוזון הידרט הוא גבוה הרבה יותר מזה במים ozonized או קרח 7. כדי לפתח ייצור גז טבעי ממשקעים MH נושאות וטכנולוגיות מבוססי מימה, זה הכרחי כדי להבין את תכונות תרמיות של נוזלים וגז. עם זאת, נתוני תכונות תרמיות ומחקרי מודל של משקעים מימה נושאות גז נדירים 8. &quot;שיטת ירידת הלחץ&quot; שניתן להשתמש בם כדי לנתק MH במרחב הנקבובי משקע ידי הפחתת הלחץ הנקבובי מתחת יציבות מימה. בתהליך זה, את הרכיבים הנקבוביות משקעים לשנות ממים ומן MH למים, MH, וגז. המדידה &#39;התכונות התרמיותהתנאי האחרון הוא קשה בגלל חום ההיתוך של MH עשוי להשפיע על המדידות. כדי לפתור בעיה זו, Muraoka et al. בצע את המדידה &#39;תכונות תרמיות בתנאים בקירור במהלך MH היווצרות 9. עם פרוטוקול בסרטון הזה, נסביר את שיטת המדידה של מדגם סינתטי בקירור חול-מים-גז-MH. איור 1 מציג את הגדרת הניסוי למדידת התכונות התרמיות של משקעים מימה נושאות מתאן מלאכותית. ההתקנה היא זהה המוצג התייחסות 9. המערכת כוללת בעיקר כלי בלחץ גבוה, לחץ ובקרת טמפרטורה, ואת תכונות תרמיות של מערכת המדידה. הספינה בלחץ גבוה מורכבת נירוסטה גלילית עם קוטר פנימי של 140 מ&quot;מ וגובה של 140 מ&quot;מ; הנפח הפנימי שלה עם הנפח המת סיר הוא 2,110 סנטימטר 3, ולהגביל הלחץ שלה הוא 15 מגפ&quot;ס. transie<html> טכניקת NT מקור מטוס (תב&quot;ע) משמשת כדי למדוד את תכונות תרמיות 10. תשע בדיקות TPS עם רדיוס פרט של 2.001 מ&quot;מימ ממוקמות בתוך הכלי. הפריסה של תשע הבדיקות 9 מוצגת באיור 2 בהתייחס 9. בדיקות TPS מחובר המנתח &#39;תכונות תרמיות באמצעות כבל ועברה ידני במהלך הניסוי. הפרטים של חיישן TPS, דיאגרמת חיבור ולאחר ההתקנה בתוך כלי מוצגי S1 הדמויים, 2, ו -3 של מידע התומך התייחסות 9. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53956/53956fig1.jpg" /> איור 1:. הגדרת הניסוי למדידת תכונות התרמיות של המשקעים מימה נושאות מתאן המלאכותיים הדמות שונה מהתייחסות 9.3956fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. השיטה TPS שימש למדידת התכונות התרמיות של כל דגימה. עקרונות השיטה מתוארים ביחס 10. בשיטה זו, הגידול הטמפרטורה תלוי זמן, ave ΔT, הוא <img alt="משוואה 1" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq1.jpg" /> אֵיפֹה <img alt="משוואה 2" src="/files/ftp_upload/53956/53956eq2.jpg" /> במשוואה 1, W 0 הוא הספק המוצא מהחיישן, r הוא רדיוס של החללית חיישן, λ הוא מוליכות תרמית של המדגם, α הוא diffusivity תרמית, ו t הוא הזמן מתחילת אספקת החשמל אל בדיקת החיישן. D (τ) הוא פונקציה תלויה ממדי זמן. τ </em&gt; ניתן על ידי (αt / r) 1/2. במשוואה 2, m הוא מספר טבעות קונצנטריות של החללית TPS ואני 0 היא פונקציה Bessel שונה. מוליכות התרמית, diffusivity תרמית, והחום סגולי של המדגם נקבעים בו זמנית על ידי ניתוח היפוך להחיל את העלאת הטמפרטורה ככח מסופק חללית החיישן.

<table><tbody><tr><td>TPS thermal probe, Hot disk sensor</td><td>Hot Disk AB Co., Sweden</td><td>#7577</td><td>Kapton sensor type, sensor radius 2.001 mm</td></tr><tr><td>Hot disk thermal properties analyzer</td><td>Hot Disk AB Co., Sweden</td><td>TPS 2500&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Toyoura standard silica sand</td><td>Toyoura Keiseki Kogyo Co., Ltd., Japan</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Methane gas, 99.9999%</td><td>Tokyo Gas Chemicals Co., Ltd., Japan</td><td>N/A</td><td>Grade 6&amp;nbsp;N, Volume 47&amp;nbsp;L, Charging pressure 14.7&amp;nbsp;MPa</td></tr><tr><td>Water Purification System, Elix Advantage 3</td><td>Merck Millipore., U.S.</td><td>N/A</td><td>5 M&amp;Omega; cm (at 25&amp;nbsp;&amp;deg;C) resistivity</td></tr><tr><td>Vibrating table, Vivratory packer</td><td>Sinfonia Technology Co. Ltd., Japan</td><td>VGP-60</td><td></td></tr><tr><td>Chiller, Thermostatic Bath Circulator&amp;nbsp;</td><td>THOMAS KAGAKU Co., Ltd., Japan</td><td>TRL-40SP</td><td></td></tr><tr><td>Coorant, Aurora brine</td><td>Tokyo Fine Chemical Co.,Ltd., Japan</td><td>N/A</td><td>ethylene glycol 71&amp;nbsp;wt%</td></tr><tr><td>Temparature gage</td><td>Nitto Kouatsu., Japan</td><td>N/A</td><td>Pt 100, sheath-type platinum resistance temperature detector</td></tr><tr><td>Pressure gage</td><td>Kyowa Electronic Instruments., Japan</td><td>PG-200 KU</td><td></td></tr><tr><td>Data logger</td><td>KEYENCE., Japan</td><td>NR-500</td><td></td></tr><tr><td>Mass flow controller</td><td>OVAL Co., Japan</td><td>F-221S-A-11-11A</td><td>Maximum flow 2,000&amp;nbsp;N&amp;nbsp;ml&amp;#8288;/&amp;#8288;M, maximum design pressure 19.6&amp;nbsp;MPa</td></tr></tbody></table>

protocol for measuring the thermal properties of a supercooled synthetic sand-water-gas-methane hydrate sample

Methane hydrates (MHs) are present in large amounts in the ocean floor and permafrost regions. Methane and hydrogen hydrates are being studied as future energy resources and energy storage media. To develop a method for gas production from natural MH-bearing sediments and hydrate-based technologies, it is imperative to understand the thermal properties of gas hydrates.
The thermal properties' measurements of samples comprising sand, water, methane, and MH are difficult because the melting heat of MH may affect the measurements. To solve this problem, we performed thermal properties' measurements at supercooled conditions during MH formation. The measurement protocol, calculation method of the saturation change, and tips for thermal constants' analysis of the sample using transient plane source techniques are described here.
The effect of the formation heat of MH on measurement is very small because the gas hydrate formation rate is very slow. This measurement method can be applied to the thermal properties of the gas hydrate-water-guest gas system, which contains hydrogen, CO2, and ozone hydrates, because the characteristic low formation rate of gas hydrate is not unique to MH. The key point of this method is the low rate of phase transition of the target material. Hence, this method may be applied to other materials having low phase-transition rates.

איור 2 א מראה את פרופיל הטמפרטורה כי אינו מושפע MH היתוך. ג ΔT הוא השינוי בטמפרטורה בשל המדידה &#39;קבועי תרמית. איור 2b מציג את פרופיל הטמפרטורה כי מושפע היתוך MH. בפרופיל האיור 2b לא ניתן לנתח באמצעות משוואות 1 ו -2 כי מ?...

Watch this Scientific Journal Video about Protocol for Measuring the Thermal Properties of a Supercooled Synthetic Sand-water-gas-methane Hydrate Sample at JoVE.com

Protocol for Measuring the Thermal Properties of a Supercooled Synthetic Sand-water-gas-methane Hydrate Sample

We present a protocol for measuring the thermal properties of synthetic hydrate-bearing sediment samples comprising sand, water, methane, and methane hydrate.

פרוטוקול למדידת התכונות התרמיות של מדגם סודה בקירור סינתטי חול-מים-גז מתאן

Methane hydrates (MHs) are present in large amounts in the ocean floor and permafrost regions. Methane and hydrogen hydrates are being studied as future ...

protocol-for-measuring-thermal-properties-supercooled-synthetic-sand

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Environment

8.8K Views.  National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST). We present a protocol for measuring the thermal properties of synthetic hydrate-bearing sediment samples comprising sand, water, methane, and methane hydrate.

Video: Protocol for Measuring the Thermal Properties of a Supercooled Synthetic Sand-water-gas-methane Hydrate Sample

Metal-silicate Partitioning at High Pressure and Temperature: Experimental Methods and a Protocol to Suppress Highly Siderophile Element Inclusions

Estimates of the primitive upper mantle (PUM) composition reveal a depletion in many of the siderophile (iron-loving) elements, thought to result from their extraction to the core during terrestrial accretion. Experiments to investigate the partitioning of these elements between metal and silicate melts suggest that the PUM composition is best matched if metal-silicate equilibrium occurred at high pressures and temperatures, in a deep magma ocean environment. The behavior of the most highly siderophile elements (HSEs) during this process however, has remained enigmatic. Silicate run-products from HSE solubility experiments are commonly contaminated by dispersed metal inclusions that hinder the measurement of element concentrations in the melt. The resulting uncertainty over the true solubility and metal-silicate partitioning of these elements has made it difficult to predict their expected depletion in PUM. Recently, several studies have employed changes to the experimental design used for high pressure and temperature solubility experiments in order to suppress the formation of metal inclusions. The addition of Au (Re, Os, Ir, Ru experiments) or elemental Si (Pt experiments) to the sample acts to alter either the geometry or rate of sample reduction respectively, in order to avoid transient metal oversaturation of the silicate melt. This contribution outlines procedures for using the piston-cylinder and multi-anvil apparatus to conduct solubility and metal-silicate partitioning experiments respectively. A protocol is also described for the synthesis of uncontaminated run-products from HSE solubility experiments in which the oxygen fugacity is similar to that during terrestrial core-formation. Time-resolved LA-ICP-MS spectra are presented as evidence for the absence of metal-inclusions in run-products from earlier studies, and also confirm that the technique may be extended to investigate Ru. Examples are also given of how these data may be applied.

We present a procedure to determine the metal-silicate partitioning of siderophile elements, emphasizing techniques that suppress the formation of metal inclusions in experiments for the noble metals. The results of these experiments are used to demonstrate the effect of core-formation on the highly siderophile element composition of the mantle.

מחיצות מתכת סיליקט בלחץ גבוה וטמפרטורה: שיטות ניסיוניות ופרוטוקול לדיכוי מאוד תכלילים אלמנט Siderophile

Estimates of the primitive upper mantle (PUM) composition reveal a depletion in many of the siderophile (iron-loving) elements, thought to result from ...

Chemistry

Thermal Scanning Conductometry (TSC) as a General Method for Studying and Controlling the Phase Behavior of Conductive Physical Gels

The thermal scanning conductometry protocol is a new approach in studying ionic gels based on low molecular weight gelators. The method is designed to follow the dynamically changing state of the ionogels, and to deliver more information and details about the subtle change of conductive properties with an increase or decrease in the temperature. Moreover, the method allows the performance of long term (i.e. days, weeks) measurements at a constant temperature to investigate the stability and durability of the system and the aging effects. The main advantage of the TSC method over classical conductometry is the ability to perform measurements during the gelation process, which was impossible with the classical method due to temperature stabilization, which usually takes a long time before the individual measurement. It is a well-known fact that to obtain the physical gel phase, the cooling stage must be fast; moreover, depending on the cooling rate, different microstructures can be achieved. The TSC method can be performed with any cooling/heating rate that can be assured by the external temperature system. In our case, we can achieve linear temperature change rates between 0.1 and approximately 10 &#176;C/min. The thermal scanning conductometry is designed to work in cycles, continuously changing between heating and cooling stages. Such an approach allows study of the reproducibility of the thermally reversible gel-sol phase transition. Moreover, it allows the performance of different experimental protocols on the same sample, which can be refreshed to initial state (if necessary) without removal from the measuring cell. Therefore, the measurements can be performed faster, in a more efficient way, and with much higher reproducibility and accuracy. Additionally, the TSC method can be also used as a tool to manufacture the ionogels with targeted properties, like microstructure, with an instant characterization of conductive properties.

Thermal Scanning Conductometry TSC as a General Method for Studying and Controlling the Phase Behavior of Conductive Physical Gels

The kinetics of the cooling process defines the properties of ionic gels based on low molecular weight gelators. This manuscript describes the usage of thermal scanning conductometry (TSC), which obtains full control over the gelation process, along with in situ measurements of the samples' temperature and conductivity.

סריקה Conductometry (TSC) כמו ג ' לים כללי שיטת לימוד ושליטה על ההתנהגות שלב גופניים מוליך תרמי

The thermal scanning conductometry protocol is a new approach in studying ionic gels based on low molecular weight gelators. The method is designed to ...

Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale

The amount of adsorbed shale gas is a key parameter used in shale gas resource evaluation and target area selection, and it is also an important standard for evaluating the mining value of shale gas. Currently, studies on the correlation between particle size and methane adsorption are controversial. In this study, an isothermal adsorption apparatus, the gravimetric sorption analyzer, is used to test the adsorption capacity of different particle sizes in shale to determine the relationship between the particle size and the adsorption capacity of shale. Thegravimetric method requires fewer parameters and produces better results in terms of accuracy and consistency than methods like the volumetric method. Gravimetric measurements are performed in four steps: a blank measurement, preprocessing, a buoyancy measurement, and adsorption and desorption measurements. Gravimetric measurement is presently considered to be a more scientific and accurate method of measuring the amount of adsorption; however, it is time-consuming and requires a strict measuring technique. A Magnetic Suspension Balance (MSB) is the key to verify the accuracy and consistency of this method. Our results show that adsorption capacity and particle size are correlated, but not a linear correlation, and the adsorptions in particles sieved into 40 - 60 and 60 - 80 meshes tend to be larger. We propose that the maximum adsorption corresponding to the particle size is approximately 250 &#181;m (60 mesh) in the shale gas fracturing.

We use an isothermal adsorption apparatus, the gravimetric sorption analyzer, to test the adsorption capacity of different particle sizes of shale, in order to find out the relationship between particle size and the adsorption capacity of shale.

ניסויי חקר הקשר בין גודל החלקיקים מתאן וספיחה מתוקף פצלי

The amount of adsorbed shale gas is a key parameter used in shale gas resource evaluation and target area selection, and it is also an important standard ...

An Experimental Protocol for Studying Mineral Effects on Organic Hydrothermal Transformations

Organic-mineral interactions are widely occurring in hydrothermal environments, such as hot springs, geysers on land, and the hydrothermal vents in the deep ocean. Roles of minerals are critical in many hydrothermal organic geochemical processes. Traditional hydrothermal methodology, which includes using reactors made of gold, titanium, platinum, or stainless-steel, is usually associated with the high cost or undesired metal catalytic effects. Recently, there is a growing tendency for using the cost-effective and inert quartz or fused silica glass tubes in hydrothermal experiments. Here, we provide a protocol for carrying out organic-mineral hydrothermal experiments in silica tubes, and we describe the essential steps in the sample preparation, experimental setup, products separation, and quantitative analysis. We also demonstrate an experiment using a model organic compound, nitrobenzene, to show the effect of an iron-containing mineral, magnetite, on its degradation under a specific hydrothermal condition. This technique can be applied to study complex organic-mineral hydrothermal interactions in a relatively simple laboratory system.

Earth-abundant minerals play important roles in the natural hydrothermal systems. Here, we describe a reliable and cost-effective method for the experimental investigation of organic-mineral interactions under hydrothermal conditions.

טיפול נסיוני לומד השפעות המינרלים על העתקות הידרותרמי אורגני

Organic-mineral interactions are widely occurring in hydrothermal environments, such as hot springs, geysers on land, and the hydrothermal vents in the ...

Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets

This paper describes a method to form methane hydrate shells on water droplets. In addition, it provides blueprints for a pressure cell rated to 10 MPa working pressure, containing a stage for sessile droplets, a sapphire window for visualization, and temperature and pressure transducers. A pressure pump connected to a methane gas cylinder is used to pressurize the cell to 5 MPa. The cooling system is a 10 gallon (37.85 L) tank containing a 50% ethanol solution cooled via ethylene glycol through copper coils. This setup enables the observation of the temperature change associated with hydrate formation and dissociation during cooling and depressurization, respectively, as well as visualization and photography of the morphologic changes of the droplet. With this method, rapid hydrate shell formation was observed at ~-6 &#176;C to -9 &#176;C. During depressurization, a 0.2 &#176;C to 0.5 &#176;C temperature drop was observed at the pressure/temperature (P/T) stability curve due to exothermic hydrate dissociation, confirmed by visual observation of melting at the start of the temperature drop. The "memory effect" was observed after repressurizing to 5 MPa from 2 MPa. This experimental design allows the monitoring of pressure, temperature, and morphology of the droplet over time, making this a suitable method for testing various additives and substrates on hydrate morphology.

We describe a method to form gas hydrate on sessile water droplets to study the effects of various inhibitors, promoters, and substrates on the hydrate crystal morphology.

מתאן הידרציה התגבשות על טיפות מים יסילי

This paper describes a method to form methane hydrate shells on water droplets. In addition, it provides blueprints for a pressure cell rated to 10 MPa ...

Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) with a 4.6 nm pore size, and ordered silica porous matrix, SBA-15, with a 5.3 nm pore size. This work describes the surface properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the differently ordered porous materials with similar pore sizes. For this purpose, OMC and SBA-15 with highly ordered nanoporous structures are synthesized via impregnation of the silica matrix by applying a carbon precursor and by the sol-gel method, respectively. The porous structure of investigated systems is characterized by an N2 adsorption-desorption analysis at 77 K. To determine the electrochemical character of the surface of synthesized materials, potentiometric titration measurements are conducted; the obtained results for OMC shows a significant pHpzc shift toward the higher values of pH, relative to SBA-15. This suggests that investigated OMC has surface properties related to oxygen-based functional groups. To describe the surface properties of the materials, the contact angles of liquids penetrating the studied porous beds are also determined. The capillary rise method has confirmed the increased wettability of the silica walls relative to the carbon walls and an influence of the pore roughness on the fluid/wall interactions, which is much more pronounced for silica than for carbon mesopores. We have also studied the melting behavior of D2O confined in OMC and SBA-15 by applying the dielectric method. The results show that the depression of the melting temperature of D2O in the pores of OMC is about 15 K higher relative to the depression of the melting temperature in SBA-15 pores with a comparable 5 nm size. This is caused by the influence of adsorbate/adsorbent interactions of the studied matrices.

Here we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon (with a 4.6 nm pore size) and SBA-15 (with a 5.3 nm pore size). The work describes the surface and textural properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the materials.

מאפייני משטח של פחמן Nanoporous מסונתז סיליקה מטריצות

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) ...

Studying Surfactant Effects on Hydrate Crystallization at Oil-Water Interfaces Using a Low-Cost Integrated Modular Peltier Device

We introduce an approach to study the formation and growth of hydrates under the influence of nonionic surfactants. The experimental system includes a temperature regulator, visualization techniques, and inner pressure measurements. The temperature control system contains a low-cost, programmable temperature regulator made with solid-state Peltier components. Along with the temperature control system, we incorporated visualization techniques and internal pressure measurements to study hydrate formation and inhibition in the presence of nonionic surfactants. We studied the hydrate-inhibiting ability of nonionic surfactants (sorbitane monolaurate, sorbitane monooleate, PEG-PPG-PEG, and polyoxyethylenesorbitan tristearate) at low (i.e., 0.1 CMC), medium (i.e., CMC), and high (i.e., 10 CMC) concentrations. Two types of crystals were formed: planar and conical. Planar crystals were formed in plain water and low surfactant concentrations. Conical crystals were formed in high surfactant concentrations. The results of the study show that conical crystals are the most effective in terms of hydrate inhibition. Because conical crystals cannot grow past a certain size, the hydrate growth rate as a conical crystal is slower than the hydrate growth rate as planar crystal. Hence, surfactants that force hydrates to form conical crystals are the most efficient. The goal of the protocol is to provide a detailed description of an experimental system that is capable of investigating the cyclopentane hydrate crystallization process on the surface of a water droplet in the presence of surfactant molecules.

We present a protocol to study the formation of hydrates in the presence of nonionic surfactants on the interface of a water droplet submerged in cyclopentane. The protocol consists of building a low-cost, programmable, temperature regulator. The temperature control system is combined with visualization techniques and internal pressure measurements.

לימוד השפעות הסקר על התגבשות מימה ב ממשקי שמן מים באמצעות מכשיר מודולרי משולב בעלות נמוכה

We introduce an approach to study the formation and growth of hydrates under the influence of nonionic surfactants. The experimental system includes a ...

Measuring Electrical Conductivity to Study the Formation of Brines Under Martian Conditions

This paper describes a protocol to design experiments to study the formation of brines under Martian conditions and monitor the process with electrical conductivity measurements. We used the Engineering Qualification Model (EQM) of Habitability: Brines, Irradiation, and Temperature (HABIT)/ExoMars 2022 instrument for the experiment setup but we provide a brief account of constructing a simple and inexpensive electrical conductivity measurement setup. The protocol serves to calibrate the electrical conductivity measurements of the salt deliquescence into brine in a simulated Martian environment. The Martian conditions of temperature (-70 &#176;C to 20 &#176;C), relative humidity (0% to 100%) and pressure (7 - 8 mbar) with carbon-dioxide atmosphere were simulated in the SpaceQ Mars simulation chamber, a facility at the Lule&#229; University of Technology, Sweden. The hydrate form of the known amount of salt accommodated between a pair of electrodes and thus the electrical conductivity measured depends predominantly on its water content and the temperature and relative humidity of the system. Electrical conductivity measurements were carried out at 1 Hz while exposing salts to a continuously increasing relative humidity (to force transitioning through various hydrates) at different Martian temperatures. For demonstration, a day-night cycle at Oxia Planum, Mars (the landing site of ExoMars 2022 mission) was recreated.

The objective of the protocol is to monitor the hydration of salts and the brine formation process. Electrical conductivity is used as the measurement technique. The experiments are performed in a simulated Martian environment of temperature, relative humidity and carbon-dioxide atmosphere.

This paper describes a protocol to design experiments to study the formation of brines under Martian conditions and monitor the process with electrical ...

A Microfluidic Approach for the Study of Ice and Clathrate Hydrate Crystallization

An accurate mechanistic description of water crystallization is challenging and requires a few key elements: superb temperature control to allow the formation of single microscopic crystals and a suitable microscopy system coupled to the cold stage. The method described herein adds another important feature that includes exchanging solutions around ice and clathrate hydrate crystals. The described system comprises a combination of unique and home-developed instruments, including microfluidics, high-resolution cold stages, and fluorescence microscopy. The cold stage was designed for microfluidic devices and allows for the formation of micron-sized ice/hydrate crystals inside microfluidic channels and the exchange of solutions around them. The temperature resolution and stability of the cold stage is one millikelvin, which is crucial for controlling the growth of these small crystals. This diverse system is used to study the different processes of ice and hydrate crystallization and the mechanism by which the growth of these crystals is inhibited. The protocol describes how to prepare microfluidic devices, how to grow and control microscopic crystals in the microfluidic channels, and how the utilization of the flow of liquids around ice/hydrate crystals affords new insights into the crystallization of water.

The present protocol describes the crystallization of microscopic ice crystals and clathrate hydrates in microfluidic devices, enabling liquid exchange around the formed crystals. This provides unparalleled possibilities to examine the crystallization process and binding mechanisms of the inhibitors.

גישה מיקרופלואידית לחקר התגבשות קרח וקלתראט הידרט

An accurate mechanistic description of water crystallization is challenging and requires a few key elements: superb temperature control to allow the ...

הספגה והשתלה של תרכובות מודבקות על מצעי סיליקה

A Synthetic Methodology for Preparing Impregnated and Grafted Amine-Based Silica Composites for Carbon Capture

Recently, there has been a significant effort towards reducing or mitigating CO2 emissions through the use of carbon capture materials for point source or direct air capture (DAC) methods. This work focuses on amine-functionalized CO2 adsorbents for DAC. These materials show promise for CO2 removal because they have low regeneration energy consumption and high adsorption capacity. The incorporation of amine species into a porous substrate combines the advantages of the amine species&#39; affinity to CO2 with the large pore volumes and surface areas of the porous substrate. There are three methods commonly used to prepare amine-based CO2 sorbents, depending on the selection of the amine species, material support, and preparation method. These methods are impregnation, grafting, or chemical synthesis. Silica is a prevalent choice of substrate material because of its adjustable pore size, moisture tolerance, temperature stability, and ability to adsorb CO2 in low concentrations for DAC applications. Typical synthetic procedures and primary attributes of both impregnated and grafted amine-silica composites are described herein.

Author Spotlight: Standardizing the Development of Amine based silica composites as CO2 adsorbents for direct air capture 

This work aims to facilitate the development of standardized techniques for impregnating or grafting aminated compounds onto silica substrates, which are often broadly described in the literature. Specific amounts of solvent, substrate, amines, and the values of other important experimental parameters will be discussed in detail.

מתודולוגיה סינתטית להכנת חומרים מרוכבים מבוססי אמין ספוג ומושתל ללכידת פחמן

Recently, there has been a significant effort towards reducing or mitigating CO2 emissions through the use of carbon capture materials for point source or ...