قد يؤدي عدم استقرار تركيب الغاز التخليقي وصعوبة أخذ العينات إلى تقويض تجارب التغويز القيّمة. يوفر محلل الغاز التخليقي المتصل بالإنترنت بيانات غازية مستمرة لأبحاث طاقة متجددة أكثر موثوقية.
An محلل الغاز الاصطناعي عبر الإنترنت يقيس H بشكل مستمر2، CO ، CO2، CH4، و O2 أثناء تجارب التغويز. يساعد ذلك معاهد البحوث الجامعية على تقييم أداء المفاعل الغازي، ومقارنة ظروف التشغيل، والحصول على بيانات متسقة عن تركيب الغاز التخليقي لأبحاث الطاقة المتجددة.
بالنسبة لمراكز الأبحاث الجامعية، لا يقتصر قياس الغاز التخليقي على مجرد وضع جهاز تحليل على خط الغاز. إذ يمكن أن يتغير تركيب الغاز بتغير ظروف التشغيل، كما أن الرطوبة والغبار والقطران قد تؤثر على العينة قبل وصولها إلى جهاز التحليل. لذلك، يحتاج الباحثون إلى نظام قياس يوفر بيانات ثابتة ودقيقة طوال فترة التجربة.
ما الذي يجعل تحليل الغاز التخليقي صعباً في أبحاث التغويز الجامعية؟
يصبح تحليل الغاز التخليقي أمراً معقداً عندما تتغير ظروف تشغيل تجربة التغويز الجامعية. فدرجة الحرارة، ورطوبة المواد الأولية، وتدفق عامل التغويز، كلها عوامل قد تؤثر على تركيب الغاز، كما أن الغاز التخليقي الخام قد يحتوي أيضاً على رطوبة وغبار وقطران.
| التحدي | تأثير ذلك على تحليل الغاز التخليقي |
|---|---|
| تغيير التركيب | تختلف النتائج باختلاف ظروف التشغيل |
| رطوبة | يمكن أن يؤدي التكثيف إلى تغيير العينة |
| غبار | قد تتعرض المرشحات وخطوط أخذ العينات للانسداد |
| قطران | يمكن أن تؤدي الرواسب إلى تلوث النظام |
| تسرب الهواء | قد يؤدي ذلك إلى تشويه قراءات الأكسجين والغازات الأخرى |
لا يقيس محلل الغاز التخليقي إلا الغاز الذي يصل إلى خليته. لذا، فإن سوء أخذ العينات قد يؤثر سلبًا على أداء المحلل. وتستخدم أنظمة البحث عادةً خطوط أخذ عينات مُسخّنة، وفلاتر جسيمات، وأنظمة تبريد، وتدفقًا مُتحكمًا به قبل وصول الغاز إلى المحلل.
يتطلب القطران عناية خاصة لأنه قد يتكثف عند تبريد الغاز الخام، مما يُسبب انسدادًا في أجهزة أخذ العينات. لهذا السبب، ينبغي لنظام البحث الجامعي أن يتعامل مع أخذ العينات ومعالجتها وتحليلها كسلسلة قياس واحدة. بمجرد استقرار العينة وتمثيلها للعينة الأصلية، يمكن للباحثين التركيز على السؤال التالي: ما هي الغازات التي ينبغي قياسها؟
ما هي الغازات التي يجب أن يقيسها محلل الغاز التخليقي عبر الإنترنت لأبحاث الطاقة المتجددة؟
بالنسبة لمعظم مشاريع التغويز الجامعية، يجب أن يغطي قياس الغاز التخليقي الأساسي الهيدروجين2، CO ، CO2، CH4. قد يضيف الباحثون أيضًا O2 عندما يحتاجون إلى تتبع تسرب الهواء، أو عملية التغويز بالأكسجين، أو سلامة العملية. يعتمد اختيار مزيج الغازات المناسب على هدف البحث، وليس فقط على عدد القنوات التي يوفرها جهاز التحليل.
| غاز | لماذا نقيسه؟ | محور البحث النموذجي |
|---|---|---|
| ح | يتتبع إنتاج الهيدروجين | إنتاج الهيدروجين وجودة الغاز التخليقي |
| CO | يشير إلى تفاعلات التغويز | تحويل الكربون وأداء العملية |
| ثاني أكسيد الكربون | يساعد في تقييم تحويل الكربون | سلوك التفاعل وتوازن الغازات |
| تشو | يُظهر تكوّن الميثان | إعادة التشكيل وإنتاج الهيدروجين |
| أوه | يكشف عن الأكسجين في تيار الغاز | تسرب الهواء وسلامة العمليات |
يُعدّ الهيدروجين هدفًا رئيسيًا في العديد من دراسات الطاقة المتجددة، لا سيما تغويز الكتلة الحيوية وإنتاج الغاز التخليقي الغني بالهيدروجين. ويمكن للباحثين استخدام تركيز الهيدروجين لمقارنة المواد الأولية وظروف التغويز وتعديلات العملية. كما تُظهر الدراسات أن درجة الحرارة وكمية البخار المُدخلة يُمكن أن تُغير بشكل كبير نسب المكونات الرئيسية للغاز التخليقي، بما في ذلك الهيدروجين.2، CO ، CO2، CH4.
بعد تحديد الغازات المستهدفة، تتمثل الخطوة التالية في اختيار تقنية القياس المناسبة لكل غاز.
ما هي تقنيات تحليل الغاز المناسبة لأبحاث الغاز التخليقي؟
لا توجد تقنية تحليل غاز مثالية لجميع مكونات الغاز التخليقي. يكمن الحل الأمثل في اختيار تقنية الكشف المناسبة لكل غاز مع الحفاظ على بساطة النظام واستقراره. أما في مجال البحوث الجامعية، فلكل من تقنيات التحليل التالية دور عملي: التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء غير المشتتة (NDIR)، والتحليل الطيفي بالتوصيل الحراري (TCD)، والتحليل الكهروكيميائي، والتحليل البارامغناطيسي، والتحليل الطيفي لامتصاص الليزر المطبق على درجة الحرارة (TDLAS)، والتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR).
| التكنولوجيا | أنواع الغازات الاصطناعية النموذجية | الميزة الرئيسية |
|---|---|---|
| NDIR | CO، CO₂، CH₄ | قياس مستقر للغازات المتعددة |
| TCD | ح | مناسب لقياس الهيدروجين |
| الكهروكيميائية | أوه | بسيطة وفعالة من حيث التكلفة |
| متوازي المغنطيسية | أوه | قياس الأكسجين على المدى الطويل وبأقل قدر من الصيانة |
| TDLAS | الغازات المختارة | انتقائية عالية واستجابة سريعة |
| F | غازات متعددة | تحليل واسع متعدد المكونات |
لذلك، ينبغي أن يتبع اختيار التكنولوجيا تركيب الغاز، ونطاق التركيز، وظروف أخذ العينات، وهدف البحث.
كيف يمكن لجهاز تحليل الغاز التخليقي عبر الإنترنت أن يدعم مشاريع بحثية مختلفة في مجال الطاقة المتجددة؟
يمكن لجهاز تحليل الغاز التخليقي عبر الإنترنت أن يخدم أكثر من تجربة واحدة. فمن خلال التتبع المستمر لتكوين الغاز، يمكن لمنصة تحليل واحدة أن تدعم أبحاث تغويز الكتلة الحيوية، وإنتاج الهيدروجين، وتحويل النفايات، والإصلاح التحفيزي.
| مشروع بحث | الغازات الرئيسية | الغرض الرئيسى |
|---|---|---|
| تحويل الكتلة الحيوية إلى غاز | H₂، CO، CO₂، CH₄ | تقييم أداء عملية التغويز |
| تحويل النفايات إلى غاز | H₂، CO، CO₂، CH₄، O₂ | تتبع استقرار العملية |
| أبحاث الهيدروجين | H₂، CO، CO₂، CH₄ | دراسة إنتاج الهيدروجين وجودة الغاز التخليقي |
| الإصلاح التحفيزي | H₂، CO، CO₂، CH₄ | تقييم أداء المحفز |
لهذا السبب، يمكن أن يصبح محلل الغاز التخليقي المتصل بالإنترنت منصة قياس مشتركة في مشاريع الطاقة المتجددة المتعددة، بدلاً من كونه أداة مختبرية ذات غرض واحد. فمن المختبر إلى المشاريع الحقيقية، يجب أن تتكيف أجهزة تحليل الغاز المتصلة بالإنترنت مع بيئات تشغيل متنوعة ومع أنواع الغازات المحددة التي يجب مراقبتها في الموقع. وهذا يقودنا إلى السؤال التالي: كيف ينبغي لشركة ESEGAS تصميم محلل غاز تخليقي متصل بالإنترنت بما يتناسب مع عملية البحث الخاصة بكل جامعة؟
كيف تقوم شركة ESEGAS بتصميم محلل غاز التخليق عبر الإنترنت لأغراض البحث الجامعي؟
نادراً ما يتبع مشروع بحثي جامعي وصفة إنتاج ثابتة. فقد يُغيّر الباحثون المواد الأولية، أو درجة حرارة التغويز، أو نسبة البخار، أو المحفز من اختبار لآخر. لذا، صممت شركة ESEGAS جهاز تحليل الغاز التخليقي عبر الإنترنت بما يتناسب مع عملية البحث، بدلاً من استخدام تكوين قياسي واحد لكل مختبر.
أولاً، يحدد برنامج ESEGAS الغازات التي يحتاج فريق البحث إلى قياسها ونطاقات تركيزها المتوقعة. ثم يراجع ظروف المُغَيِّر الغازي، ونقطة أخذ العينات، ودرجة الحرارة، والضغط، والرطوبة، والغبار، والقطران. يُعد هذا النهج بالغ الأهمية لأن تحليل الغازات عبر الإنترنت قد استُخدم بالفعل في أبحاث تغويز الكتلة الحيوية والوقود المشتق من النفايات على نطاق المختبر والتجارب التجريبية.
في مشروع نموذجي لتغويز الغاز في إحدى الجامعات، يمكن لنظام ESEGAS دمج مبادئ كشف مختلفة في محلل غاز اصطناعي واحد. وهو محلل غاز اصطناعي متصل بالإنترنت يجمع بين تقنية NDIR لقياس الميثان (CH₄)، وتقنية TCD لقياس الهيدروجين (H₂)، وتقنية قياس الأكسجين الكهروكيميائية أو البارامغناطيسية لقياس الأكسجين (O₂).
استخدم IR-GAS-600 محلل الغاز الاصطناعي عبر الإنترنت يدعم القياس المتزامن لغازات CO و CO₂ و CH₄ باستخدام الكشف بالأشعة تحت الحمراء، بينما يمكن استخدام الكشف عن التوصيل الحراري المعوض لغاز H₂ ويمكن استخدام الاستشعار الكهروكيميائي أو الاستشعار البارامغناطيسي الاختياري لغاز O₂.
يُعدّ محلل الغاز التخليقي جزءًا واحدًا فقط من سلسلة القياس. بإمكان شركة ESEGAS تهيئة نظام أخذ العينات وفقًا لظروف التغويز الفعلية، بما في ذلك الترشيح، وخطوط أخذ العينات المُسخّنة، والتبريد، وإزالة المكثفات، والتحكم في التدفق، وحماية العينات. يكتسب هذا الأمر أهمية خاصة لأن الغاز التخليقي الخام قد يحتوي على جزيئات وقطران، بينما قد يؤدي التبريد إلى انفصال الرطوبة والمركبات القابلة للتكثيف عن تيار الغاز. ولذلك، استخدمت الأبحاث مجسات مُسخّنة، وترشيحًا، ومعالجة مُتحكّم بها للغاز قبل التحليل.
عملياً، يتبع التصميم مبدأً بسيطاً:
هدف البحث ← الغازات المستهدفة ← تقنية القياس ← ظروف أخذ العينات ← نظام تحليل غاز التخليق المتكامل عبر الإنترنت
يُتيح هذا النهج الذي يركز على التطبيقات أولاً لجهاز تحليل الغاز التخليقي دعم مراحل بحثية مختلفة مع ترك مجال لتوسيع قناة الغاز في المستقبل.
Cعند الاستنتاج
يُتيح محلل الغاز التخليقي عبر الإنترنت لفرق البحث الجامعية بيانات مستمرة عن الهيدروجين (H₂)، وأول أكسيد الكربون (CO)، وثاني أكسيد الكربون (CO₂)، والميثان (CH₄)، والأكسجين (O₂) لدراسات التغويز، وأبحاث الهيدروجين، وتحسين الغاز التخليقي. يجمع نظام ESEGAS بين تقنيات الكشف المناسبة وأنظمة أخذ العينات المصممة خصيصًا لكل مشروع. اتصل بشركة ESEGAS لمناقشة متطلباتك الخاصة بجهاز تحليل الغاز التخليقي عبر الإنترنت.
