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21.04.2020

Micromeritics liefert hoch produktive Einheit zur Bewertung von Katalysatoren an Wissenschaftler der ETH Zürich

Schnellere Entwicklung innovativer Katalysatoren für nachhaltige, ökoeffiziente Prozesse

Norcross, GA, USA – 21. April 2020 Micromeritics Instrument Corp., ein weltweit führender Anbieter für Lösungen zur Materialcharakterisierung, hat eine maßgeschneiderte, hoch produktive Einheit zur Bewertung von Katalysatoren, den Micromeritics Multi Catalyst Reactor 4 – MR-4, an die Arbeitsgruppe „advanced Catalysis engineering“ (aCe) der ETH Zürich (Schweiz) geliefert. Der MR-4 wird die Arbeit der Wissenschaftler an heterogenen Katalysatoren im Zusammenhang mit Umwelt- und Energieproblemen beschleunigen. Die Gruppe wird von Professor Javier Pérez-Ramírez geleitet, einem mit Auszeichnungen geehrten Chemieingenieur, dessen Arbeiten auf diesem Gebiet hoch anerkannt sind. Die neue Einheit gestattet es der Gruppe, umfangreiche und qualitativ hochwertige Daten zu generieren, um den Fortschritt in der „digitalen“ Katalysatorentwicklung, für Machine-Learning-Algorithmen und statistische Modellierung voranzutreiben. 

„Die ‚digitale‘ Katalysatorentwicklung steckt noch in den Kinderschuhen“, sagt Professor Pérez-Ramírez, „aber um ihr Potenzial freizusetzen, müssen wir erhebliche Mengen qualitativ hochwertiger kinetischer Daten generieren. Wir haben die neue Anlage zur Bewertung von Katalysatoren erworben, um eine deutliche Änderung unserer Testrate für Katalysatoren zu erzielen. Die Einheit besteht aus vier Reaktoren, die vier unterschiedliche Katalysatoren gleichzeitig testen oder alternativ mehrere Datenpunkte für vielversprechende Kandidaten generieren können. Unser experimenteller Durchsatz ist damit auf rund 20 – 24 Katalysatoren oder 60 – 120 kinetische Datenpunkte für jeden Katalysator pro Woche gestiegen.“

Die Gruppe aCe hat mit dem französischen multinationalen Energieunternehmen Total S.A. zusammengearbeitet, um ein Katalyseverfahren für die effiziente Umwandlung von Kohlendioxid in Methanol, eine wichtige Ausgangschemikalie, zu entwickeln. Die Ausweitung des Valorisierungsprogramms für Kohlendioxid war ein motivierender Faktor für die Investition in eine neue Einheit. Für die Entwicklung und den Bau des neuen Reaktorsystems entschied man sich nach einer strengen Bewertung verschiedener Hersteller für Micromeritics. Die Schlüssel zu dieser Entscheidung bildeten die technische Erfahrung des Unternehmens und die nachgewiesene Funktionalität der proprietären Software.

„Ich wusste genau, was die Einheit können sollte und welche Anforderungen die Art Chemie, die wir betreiben, stellt“, erklärt Professor Pérez-Ramírez. „Ein wesentliches Problem, das Micromeritics gelöst hat, bestand darin, es uns zu ermöglichen, alle Reaktoren zeitlich so anzusteuern, dass mit lediglich einem einzigen vorhandenen Analysator gearbeitet werden kann. Außerdem ist die Software extrem robust und professionell. Unser Interface entspricht dem, was man in der Steuerzentrale einer Fabrik erwarten würde, und seine Funktionalität fördert unsere Effizienz unmittelbar.“

Micromeritics verfügt über umfangreiche Erfahrungen mit dem Bau maßgeschneiderter Anlagen für Kunden, angefangen mit spezifischen Analyseeinheiten bis hin zu kompletten Pilotanlagen. Das Design der Einheit für die ETH Zürich umfasst eine Probennahme aus jedem Reaktor in einer frühen Phase des Experiments und anschließendes effektives Halten in einer „Warteschleife“, sodass keine kritischen Schritte verpasst werden. Diese innovative Lösung umgeht die Notwendigkeit von fest zugewiesenen Chromatographen für jeden einzelnen Reaktor. Die integrierte Software verarbeitet die große Menge an generierten Daten äußerst effektiv. Schlüsselparameter wie Selektivität, Umsatz und Ausbeute werden in Echtzeit angezeigt. Außerdem ist sie hinsichtlich der Anpassung der Berichte an die Anforderungen des jeweiligen Experiments ausgesprochen flexibel. Diese Fähigkeiten steigern die Effizienz und erlauben es den Wissenschaftlern, die Bedingungen aufgrund der beobachteten Ergebnisse sogar im laufenden Experiment Anpassungen vorzunehmen.

„Ich benutze seit vielen Jahren Produkte von Micromeritics, und die Zusammenarbeit mit dem Unternehmen an diesem Projekt war erneut eine angenehme Erfahrung“, so Prof. Pérez-Ramírez. „Sie sind echte Experten auf ihrem Gebiet und zugleich sehr kollaborativ. Wir sind mit der neuen Einheit und dem Beitrag, den sie schon jetzt zu unserer Forschung leistet, höchst zufrieden.“