催化劑評價系統是催化材料研發與工業應用的核心工具,其性能貫穿催化劑全生命周期,從實驗室篩選到工業放大再到失效分析,核心性能可歸納為高精度量化、工況模擬、高效篩選與智能化決策四大維度,具體如下:
一、基礎性能量化:精準刻畫催化劑“能量畫像”
轉化率與反應速率測定
通過固定床反應器測試空速20000h?¹時的NOx轉化曲線,量化催化劑在特定條件下的催化效率(如SCR脫硝效率>95%)。
例如,在燃料電池催化劑研發中,可測定氧還原反應(ORR)的轉換頻率(TOF),指導高活性催化劑設計。
選擇性優化
識別副反應路徑(如NH?氧化生成N?O),量化目標產物收率。例如,在CO?電還原中,要求C?+產物的法拉第效率≥80%,減少副產物生成。
穩定性與壽命預測
連續運行≥500小時測試活性衰減率(如燃料電池催化劑要求100h衰減<5%),預判工業壽命。
通過加速老化測試(如800℃高溫、高濕度環境)模擬長期運行效果,降低工業放大風險。
二、工況模擬:架起實驗室與工業的橋梁
復雜環境構建
模擬工業操作波動(如空燃比瞬變),評估催化劑抗干擾能力。例如,三效催化劑需在0.1秒內響應λ變化,確保汽車尾氣處理穩定性。
構建含毒物組分(如SCR系統中的SO?200ppm、H?O10%)的測試環境,驗證催化劑抗中毒性能。
極端條件適應
支持高溫(400-600℃)、高壓(5MPa)等工業級條件測試,確保催化劑在真實工況下的性能一致性。
例如,在煤制氣工藝中,評價催化劑對煤氣化、合成氣轉化的催化效率,推動煤化工產業綠色發展。
失活機理分析
通過TPO(程序升溫氧化)檢測積碳量,TPD(程序升溫脫附)分析酸性位損失,定位失活根源。
聯動表征手段(如NH?-TPD測酸強度+反應測試),建立活性位點數量與TOF的量化模型,為催化劑再生提供依據。
三、高效篩選與工業化驗證
多通道并行測試
16通道并行系統(如MicroactivityEffi)每日測試50組配方,比傳統單通道效率提升15倍,顯著縮短研發周期。
例如,在石油煉制中,同時篩選加氫裂化、加氫精制等反應的催化劑,優化煉油效率。
AI驅動的虛擬優化
利用評價數據訓練AI模型(如神經網絡預測CoMo催化劑加氫脫硫活性),虛擬優化配方,減少實驗次數。
例如,通過機器學習分析催化劑結構與性能的關系,指導新型催化劑設計。
工藝參數探索
探索最佳反應參數(如溫度、壓力、原料配比),為工業放大提供數據支持。
例如,在合成氨反應中,利用評價裝置確定催化劑活性最高的溫度區間(400-500℃)和壓力(20-30MPa)。
四、智能化與自動化:提升實驗效率與可靠性
全流程自動化控制
系統控制全部采用PLC軟件自動化控制,實時監控反應過程,自動化處理數據,并提供全套實驗方案。
例如,歐世盛EMC型系列催化劑評價裝置實現從樣品進樣、反應條件設定到數據采集與處理的全流程自動化,降低人為誤差。
高精度監測與反饋
搭載前沿智能控制系統,實時監測溫度、壓力等關鍵參數,控制精度達±0.1℃,確保實驗條件穩定性。
例如,通過非線性擬合技術實現預設壓力準確定位,提升實驗數據準確性。
安全與環保設計
配備超溫斷電保障系統、超壓泄壓報警、緊急停車設置等多重安全措施,確保實驗安全。
例如,氣液分離器容差式液位傳感器可檢測液體體積,精度達±0.1mL,防止液體溢出污染環境。