På tal om metan med hög renhet kanske många tror att den här saken är långt ifrån vardagen, som en "professionell spelare" som endast används i laboratorier eller fabriker. Men i själva verket spelar det en nyckelroll i många områden runt oss, från chips i mobiltelefoner till bränslecellerna i nya energifordon. Idag, låt oss prata om denna till synes vanliga men inte enkel gas.
Låt oss prata om vad metan med hög renhet är. I själva verket är dess "ursprung" detsamma som metan i naturgas och biogas som vi vanligtvis hör om. De är alla enkla molekyler som består av en kolatom och fyra väteatomer (CH₄). Men ordet "hög renhet" kallas inte avslappnat. Det måste gå igenom en serie komplexa "rening" -processer för att avlägsna vattnet, koldioxid, väte och andra diverse kolväten blandade i den ursprungliga gasen. Slutligen kan renheten nå mer än 99.999%-det är, i 1 miljon molekyler, högst endast en inte är en metanmolekyl. Denna extrema renhet gör det möjligt att visa sin förmåga vid de tillfällen där "renhet" är extremt hög.
Så var kommer sådan ren metan ifrån? Faktum är att "råmaterialbibliotek" är ganska rikt. Den vanligaste är naturgas. När allt kommer omkring är metaninnehållet i naturgas högt, vanligtvis står för 70% till 90%, vilket motsvarar att vara född med en "bra grund". Lite bearbetning kan användas som utgångspunkt för rening. Det finns också kolbädd metan i kolgruvor, som vanligtvis kallas gas. Metaninnehållet i det är inte lågt. Det kan ha släppts direkt i det förflutna. Nu kan den samlas in och renas, vilket inte bara kan förvandla avfall till skatt, utan också minska säkerhetsriskerna. Till exempel fermenteras de vanliga biogaserna på landsbygden från halm och avföring. Även om metaninnehållet endast är 50% till 70%, och det blandas med mycket koldioxid, kan det också användas som råvaror efter att ha bearbetats. Till och med vissa kemiska växternas svansgas innehåller metan. Det kan ha bränts som avfallsgas tidigare, men nu återvinns och renas det, vilket också kan betraktas som resursåtervinning.
Att få metan med hög renhet från dessa råvaror är emellertid inte en enkel filtrering, utan kräver viss "hårdkärnig" teknik. Till exempel låter destillation med låg temperatur ganska imponerande. Först trycker du och svalna rågasen, så att de olika gaserna kan "separeras" på grund av olika kokpunkter. Precis som vatten förvandlas till ånga först när kokande vatten, kommer olika gaser att förvandlas till vätskor eller gaser vid olika temperaturer. Genom lager av destillationstorn separeras metan och föroreningar lite efter lite, och slutligen erhålls en högrenad produkt. Denna metod kan massproduceras, men utrustningen är dyr och energiförbrukningen är inte låg, så den är lämplig för stora fabriker.
Det finns också adsorptionsmetoden, som är som att använda en svamp för att absorbera vatten. Använd "adsorptionsmästare" som aktivt kol och molekylsiktar för att låta dem specifikt "fånga" dessa föroreningsgaser, och metan kommer att passera lydigt. Denna metod är enkel att använda och har lägre kostnader, men adsorbenten kommer att vara "mättad" efter en tidsperiod och måste tas ut för regenerering, annars kommer den att bli ineffektiv, så det är mer lämpat för små partier eller hjälprening.
Det finns också en membranseparationsmetod som också är mycket populär. Ett speciellt membran används för att metan kan passera lätt, men föroreningar blockeras. Detta är som att siktas sand med en sikt, förutom att den siktar gasmolekyler. Denna metod är energibesparande och effektiv, och utrustningen är kompakt, men det är svårt att uppnå extremt hög renhet med den ensam. Det måste vanligtvis kombineras med andra metoder, till exempel att använda membranseparation för att först ta bort de flesta föroreningar och sedan använda adsorption för att förfina den.
Så vad kan metan med hög renhet göra? Det mest fantastiska kan vara inom elektronikbranschen. Chips i våra mobiltelefoner och datorer måste "graveras" och "belagda" under tillverkningsprocessen. Till exempel, under plasma-etsning, blandas metan med hög renhet med andra gaser för att snida nanoskaliga finkretsar på chipet. Detta jobb kräver extremt hög renhet. Till och med lite orenhet kan göra att hela chipet skrotas. Under kemisk ångavsättning kan den också användas som en "kolkälla" för att växa en enhetlig kolbaserad film på materialets yta, vilket gör chipprestanda mer stabil. Det kan sägas att utan hög renhet metan skulle det vara svårt att ha sådana avancerade mikroelektroniska enheter som vi har nu.
Inom energifältet har det också nya sätt att spela. Till exempel används bränsleceller nu i många nya energifordon. Metan med hög renhet kan generera väte genom kemiska reaktioner på kraftbatterier, och dess utsläpp är renare och dess effektivitet är mycket högre än naturgas. Dessutom används det ofta som en standardgas, precis som en linjal, för att kalibrera instrument som upptäcker gaser för att säkerställa exakta mätresultat. Till exempel upptäcker miljöskyddsavdelningar atmosfärisk sammansättning och kemiska växter övervakar gaskoncentrationer i produktionen, som alla är oskiljbara från standardgaser gjorda av metan med hög renhet.
Naturligtvis måste en sådan "känslig" gas lagras och transporteras med särskild vård. Det är brandfarligt och explosivt, så det måste förvaras i högtryckscylindrar eller flytande vid låga temperaturer och lagras i isolerade lagringstankar. När du transporterar, oavsett om det är en gascylinderbil eller en tankbil, måste den hållas borta från brandkällor, undvika exponering för solen och kollisionerna, och förarna måste också få specialutbildning för att veta vad de ska göra vid läckage. När allt kommer omkring kan säkerhetsträngen aldrig lossas.
I allmänhet, även om metan med hög renhet låter ganska "kallt", är det som en tyst dedikerad teknisk ryggrad, som spelar en oföränderlig roll i olika högteknologiska fält. När tekniken fortsätter att gå vidare kan den hitta sin väg till fler nya områden i framtiden, till exempel vätenergiindustrin, avancerad materialtillverkning, etc. Ju mer vi vet om det, desto bättre kan vi använda den för att bidra till utvecklingen av vetenskap och teknik och förbättring av liv.
