Syrelagring
Metoder för syrelagring för efterföljande användning spänner över många tillvägagångssätt, inklusive höga tryck i syretankar , kryogenik , syrerika föreningar och reaktionsblandningar och kemiska föreningar som reversibelt frigör syre vid uppvärmning eller tryckförändring. O 2 är den näst viktigaste industrigasen.
Luft
Luft är den vanligaste källan och reservoaren för syre, som innehåller 20,8 % syre . Denna koncentration är tillräcklig för många ändamål, såsom förbränning av många bränslen, korrosion av många metaller och andning av djur. De flesta människor kan fungera i vila med en syrenivå på 15 % vid en atmosfärs tryck; ett bränsle som metan är brännbart ner till 12 % syre i kväve.
Ett litet rum på 10 meter 3 har 2,08 meter 3 (2080 liter) eller 2,99 kg syre som skulle uppta 2,62 liter om det var flytande.
Högt tryck
Syrgastankar som innehåller tryck på upp till 200 bar (3000 psi) används för industriella processer inklusive tillverkning av stål och monel , svetsning och skärning, medicinsk andningsgas, dykning och som nödandningsgas i flygplan. En liten ståltank med en vattenkapacitet på 16 liter med ett arbetstryck på 139 bar (2015 psi), rymmer cirka 2150 liter gas och väger 28 kilogram (62 lb). 2150 liter syre, utan ståltanken, väger cirka 3 kg (6,6 lb)
Kryogen
Flytande syre i en kryogen lagringsdewar (vakuumisolerad kolv) används inom flyg-, ubåts- och gasindustrin.
Kemiska syregeneratorer
Kemiska syregeneratorer lagrar syre i sin kemiska sammansättning och kan endast användas en gång.
Syreljus innehåller en blandning av natriumklorat och järnpulver , som vid antändning glöder vid cirka 600 °C (1 112 °F) och resulterar i natriumklorid , järnoxid och syre, cirka 270 liter per kg blandning.
Vissa kommersiella flygplan använder syrgasgeneratorer som innehåller en blandning av natriumklorat (NaClO 3 ), 5 procent bariumperoxid (BaO 2 ) och 1 procent kaliumperklorat (KClO 4 ), som efter antändning reagerar och släpper syre i 12 till 22 minuter medan enheten når 500 °F (260 °C).
Syregenereringssystemet Vika , som används på Mir och senare den internationella rymdstationen under NASA - beteckningen Solid Fuel Oxygen Generator (SFOG) är baserat på litiumperklorat , som frigör cirka 60 % av sin vikt i syre. Av alla perklorater har litiumperklorat både det högsta syre till vikt och syre till volymförhållande, förutom berylliumdiperklorat som är dyrt och giftigt. Vika-systemet använder en kapsel som innehåller cirka 1 liter (2,4 kg) perklorat för att generera 600 liter (0,86 kg) syre, tillräckligt för en person under en dag.
Kemiska syregeneratorer som innehöll kaliumsuperoxid användes på Soyuz- rymdfarkosten och i vissa gruvor med självförsörjande självräddningsanordningar (SCSR) ; KO 2 reagerar med både H 2 O och CO 2 för att producera syre, och 0,38 kg syre genereras per kg superoxid.
Tetrametylammoniumozonid ((CH 3 ) 4 NO 3 ) föreslås som en syrekälla för generatorer på grund av dess låga molekylvikt, som är 39 % syre .
Reversibla kemikalieabsorbenter
Absorption och desorption av syret kan styras med hjälp av tryckförändring, så kallad Pressure Swing Adsorption (PSA) eller temperaturförändring, så kallad Temperature Swing Absorption (TSA).
Katjonbeställda dubbelperovskiter BaLnMn 2 O 5 +d (Ln: Lantanides och Y) är kända syrelagringsmaterial som arbetar i PSA-läge. Materialen visar praktiskt taget fullständig och reversibel förändring mellan helt reducerad BaLnMn 2 O 5 och oxiderad BaLnMn 2 O 6 , vilket sker vid måttliga temperaturer (300–500 °C) under förändringar av syrepartialtrycket. Egenskaperna hos det speciella materialet beror på den substituerade Ln3 + -katjonen. I denna typ av material sker syreinterkalering i vakanser och är korrelerad med en förändring av manganets oxidationstillstånd ( redoxreaktion) .
Andra material som är lämpliga för PSA-drift är material av brunmillerittyp såsom La 0,6 Sr 0,4 Co 0,2 Fe 0,8 O 3−d , La 0,5 Sr 0,5 Co 0,5 Fe 0,5 O 3−d , som vanligtvis används som katodmaterial för SOFC uppvisar en del bra syre lagringsegenskaper som hög kapacitet och låg oxidationstemperatur. Emellertid kan material som når kobolt lida av instabilitet vid reducerande förhållanden och högre temperaturer såsom 550 °C.
Nyligen utvecklade material som är lämpliga för TSA-tillämpningar är hexagonala LnMnO 3+d (Ln: Lantanides och Y) material. Syre stökiometriska faser ( δ = 0), betecknade som Hex0, kristalliseras i den hexagonala P 6 3 cm symmetri som kan beskrivas som en skiktad struktur där lager av R 3+ katjoner i åttafaldig koordination separeras av lager av hörn- delar trigonala Mn 3+ O 5- bipyramider. En mycket viktig egenskap, ur TSA synvinkel, är möjligheten att införa en betydande mängd interstitiellt syre i strukturen nära Mn-platsen, vilket ökar Mn-valensen till över +3. Denna process leder till skapandet av en unik, maximalt åttafaldig koordination av mangankatjonerna och förändrar den primitiva cellens symmetri. Införande av interstitiellt syre i strukturen resulterar i bildandet av syrebelastade faser med olika symmetri: R3c ( δ ≈ 0,28, Hex1) och Pca 2 1 ( δ ≈ 0,41, Hex2 ) . Driftstemperaturområdet för den typen av material i luftatmosfär kan vara så lågt som 200-300 ˚C och så smalt som 20 ˚C.
Forskare vid Syddanmarks universitet publicerade en artikel om syrelagring genom kemisorption. Två molekyler av disyre lagras i ett kristallint salt {(bpbp)Co II 2 NO 3 } 2 (2-amino-1,4-bensendicarboxylato) (NO 3 ) 2 · 2H 2 O. vid 35 Celsius, och frisätts genom uppvärmning till 100 Celsius. "Bpbp" är 2,6-bis(N,N-bis(2-pyridylmetyl)aminometyl)-4- tert -butylfenolato.
En analogi av funktionen av kobolt bunden till deras organiska molekyl gjordes till funktionen av järn och koppar i metalloproteiner som används för andning av djur. Nitratanjonerna i kristallen byts ut mot neutralt dioxygen men förblir i kristallen; andra anjoner förutom nitrat fungerar på liknande sätt och utbyter syre snabbare. 10 liter kristaller är "tillräckligt för att suga upp allt syre i ett rum", tre gånger mer syre än en likvärdig ståltank.