Name: combustion chemistry of fuels: quantitative speciation data obtained from an atmospheric high-temperature flow reactor with coupled molecular-beam mass spectrometer
Uploaded: 2018-02-19T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Combustion Chemistry of Fuels: Quantitative Speciation Data Obtained from an Atmospheric High-temperature Flow Reactor with Coupled Molecular-beam Mass Spectr

הניסויים בוצעו במחלקת ספקטרומטר מסה-הבעירה הטכניון Deutsches זנטרום לדנציג לופט-und Raumfahrt (DLR) בשטוטגרט, גרמניה. העבודה גם נתמך על ידי הלמהולץ אנרגיה-הברית "פחמימנים נוזליים סינתטי", את המרכז-של-"חלופה דלקים" ומצוינות בתחום ה-DLR פרויקט "עתיד דלקים". המחברים רוצים להודות Clercq Le פטריק ו Uwe רידל לדיונים פורה על דלקים סילון.

1. כיוונון של ספקטרומטר מסה מולקולרית קרן (MBMS) ומערכת הכור זרימה
<ol><li>לחמם תנור המיועד התחלה טמפרטורה, אשר הטמפרטורה הגבוהה ביותר בסדרה מדידה ייעודיים. תנאים טיפוסי של Jet a-1 עם באופן כללי = 1, חמצון הכולל הוא ציין מתחת 850 מעלות (K ~ 1100). הבחירה של טמפרטורות התחלה נכונה תלויה טבעו הכימי של הדלק ובד...

<ol>
	<li>Moore, R. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofuel+blending+reduces+particle+emissions+from+aircraft+engines+at+cruise+conditions.">Biofuel blending reduces particle emissions from aircraft engines at cruise conditions.</a> Nature. 543 (7645), 411-415 (2017).</li><li>Braun-Unkhoff, M., Kathrotia, T., Rauch, B., Riedel, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=About+the+interaction+between+composition+and+performance+of+alternative+jet+fuels.">About the interaction between composition and performance of alternative jet fuels.</a> CEAS Aeronautical Journal. 7 (1), 83-94 (2016).</li><li>Egolfopoulos, F. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+and+challenges+in+laminar+flame+experiments+and+implications+for+combustion+chemistry.">Advances and challenges in laminar flame experiments and implications for combustion chemistry.</a> Prog Energ Combust. 43, 36-67 (2014).</li><li>Lynch, P. T., Troy, T. P., Ahmed, M., Tranter, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+combustion+chemistry+in+a+miniature+shock+tube+with+synchrotron+VUV+photo+ionization+mass+spectrometry.">Probing combustion chemistry in a miniature shock tube with synchrotron VUV photo ionization mass spectrometry.</a> Anal Chem. 87 (4), 2345-2352 (2015).</li><li>Pelucchi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+experimental+and+kinetic+modeling+study+of+the+pyrolysis+and+oxidation+of+n-C3C5+aldehydes+in+shock+tubes.">An experimental and kinetic modeling study of the pyrolysis and oxidation of n-C3C5 aldehydes in shock tubes.</a> Combust. Flame. 162 (2), 265-286 (2015).</li><li>Hanson, R. K., Davidson, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+laser+absorption+and+shock+tube+methods+for+studies+of+combustion+chemistry.">Recent advances in laser absorption and shock tube methods for studies of combustion chemistry.</a> Prog Energ Combust. 44, 103-114 (2014).</li><li>Sung, C. -. J., Curran, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+rapid+compression+machines+for+chemical+kinetics+studies.">Using rapid compression machines for chemical kinetics studies.</a> Prog Energ Combust. 44, 1-18 (2014).</li><li>Kohse-H&#246;inghaus, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cover+Picture:+Biofuel+Combustion+Chemistry:+From+Ethanol+to+Biodiesel.">Cover Picture: Biofuel Combustion Chemistry: From Ethanol to Biodiesel.</a> Angw Chem Int Edit. 49 (21), 3545 (2010).</li><li>K&#246;hler, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=1-,+2-+and+3-Pentanol+combustion+in+laminar+hydrogen+flames+-+A+comparative+experimental+and+modeling+study.">1-, 2- and 3-Pentanol combustion in laminar hydrogen flames - A comparative experimental and modeling study.</a> Combust. Flame. 162 (9), 3197-3209 (2015).</li><li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Study+of+a+Fuel-Rich+Premixed+Toluene+Flame+at+Low+Pressure.">Experimental Study of a Fuel-Rich Premixed Toluene Flame at Low Pressure.</a> Energ Fuel. 23 (3), 1473-1485 (2009).</li><li>Yang, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+combustion+intermediates+in+isomeric+fuel-rich+premixed+butanol-oxygen+flames+at+low+pressure.">Identification of combustion intermediates in isomeric fuel-rich premixed butanol-oxygen flames at low pressure.</a> Combust. Flame. 148 (4), 198-209 (2007).</li><li>Reuter, C. B., Won, S. H., Ju, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flame+structure+and+ignition+limit+of+partially+premixed+cool+flames+in+a+counterflow+burner.">Flame structure and ignition limit of partially premixed cool flames in a counterflow burner.</a> P Combust Inst. 36 (1), 1513-1522 (2017).</li><li>Reuter, C. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+study+of+the+dynamics+and+structure+of+self-sustaining+premixed+cool+flames+using+a+counterflow+burner.">Experimental study of the dynamics and structure of self-sustaining premixed cool flames using a counterflow burner.</a> Combust. Flame. 166, 125-132 (2016).</li><li>Bufferand, H., Tosatto, L., La Mantia, B., Smooke, M. D., Gomez, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+and+computational+study+of+methane+counterflow+diffusion+flames+perturbed+by+trace+amounts+of+either+jet+fuel+or+a+6-component+surrogate+under+non-sooting+conditions.">Experimental and computational study of methane counterflow diffusion flames perturbed by trace amounts of either jet fuel or a 6-component surrogate under non-sooting conditions.</a> Combust. Flame. 156 (8), 1594-1603 (2009).</li><li>Lefkowitz, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+chemical+kinetic+study+of+tertiary-butanol+in+a+flow+reactor+and+a+counterflow+diffusion+flame.">A chemical kinetic study of tertiary-butanol in a flow reactor and a counterflow diffusion flame.</a> Combust. Flame. 159 (3), 968-978 (2012).</li><li>Dryer, F. L., Haas, F. M., Santner, J., Farouk, T. I., Chaos, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interpreting+chemical+kinetics+from+complex+reaction-advection-diffusion+systems:+Modeling+of+flow+reactors+and+related+experiments.">Interpreting chemical kinetics from complex reaction-advection-diffusion systems: Modeling of flow reactors and related experiments.</a> Prog Energ Combust. 44, 19-39 (2014).</li><li>Zhao, H., Yang, X., Ju, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetic+studies+of+ozone+assisted+low+temperature+oxidation+of+dimethyl+ether+in+a+flow+reactor+using+molecular-beam+mass+spectrometry.">Kinetic studies of ozone assisted low temperature oxidation of dimethyl ether in a flow reactor using molecular-beam mass spectrometry.</a> Combust. Flame. 173, 187-194 (2016).</li><li>O&#223;wald, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+of+butanol+isomers+-+A+detailed+molecular+beam+mass+spectrometry+investigation+of+their+flame+chemistry.">Combustion of butanol isomers - A detailed molecular beam mass spectrometry investigation of their flame chemistry.</a> Combust. Flame. 158 (1), 2-15 (2011).</li><li>Herrmann, F., O&#223;wald, P., Kohse-H&#246;inghaus, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectrometric+investigation+of+the+low-temperature+dimethyl+ether+oxidation+in+an+atmospheric+pressure+laminar+flow+reactor.">Mass spectrometric investigation of the low-temperature dimethyl ether oxidation in an atmospheric pressure laminar flow reactor.</a> P Combust Inst. 34 (1), 771-778 (2013).</li><li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+and+kinetic+modeling+study+of+tetralin+pyrolysis+at+low+pressure.">Experimental and kinetic modeling study of tetralin pyrolysis at low pressure.</a> P Combust Inst. 34 (1), 1739-1748 (2013).</li><li>O&#223;wald, P., K&#246;hler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+atmospheric+pressure+high-temperature+laminar+flow+reactor+for+investigation+of+combustion+and+related+gas+phase+reaction+systems.">An atmospheric pressure high-temperature laminar flow reactor for investigation of combustion and related gas phase reaction systems.</a> Rev Sci Instum. 86 (10), 105109 (2015).</li><li>O&#223;wald, P., Whitside, R., Sch&#228;ffer, J., K&#246;hler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+experimental+flow+reactor+study+of+the+combustion+kinetics+of+terpenoid+jet+fuel+compounds:+Farnesane,+p-menthane+and+p-cymene.">An experimental flow reactor study of the combustion kinetics of terpenoid jet fuel compounds: Farnesane, p-menthane and p-cymene.</a> Fuel. 187, 43-50 (2017).</li><li>Kathrotia, T., Naumann, C., O&#223;wald, P., K&#246;hler, M., Riedel, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+Ethylene+Glycol:+The+first+validated+reaction+scheme+and+first+measurements+of+ignition+delay+times+and+speciation+data.">Kinetics of Ethylene Glycol: The first validated reaction scheme and first measurements of ignition delay times and speciation data.</a> Combust. Flame. 179, 172-184 (2017).</li><li>Hansen, N., Cool, T. A., Westmoreland, P. R., Kohse-H&#246;inghaus, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+contributions+of+flame-sampling+molecular-beam+mass+spectrometry+to+a+fundamental+understanding+of+combustion+chemistry.">Recent contributions of flame-sampling molecular-beam mass spectrometry to a fundamental understanding of combustion chemistry.</a> Prog Energ Combust. 35 (2), 168-191 (2009).</li><li>Qi, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+chemistry+probed+by+synchrotron+VUV+photoionization+mass+spectrometry.">Combustion chemistry probed by synchrotron VUV photoionization mass spectrometry.</a> P Combust Inst. 34 (1), 33-63 (2013).</li><li>Biordi, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+beam+mass+spectrometry+for+studying+the+fundamental+chemistry+of+flames.">Molecular beam mass spectrometry for studying the fundamental chemistry of flames.</a> Prog Energ Combust. 3 (3), 151-173 (1977).</li><li>K&#246;hler, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Speciation+data+for+fuel-rich+methane+oxy-combustion+and+reforming+under+prototypical+partial+oxidation+conditions.">Speciation data for fuel-rich methane oxy-combustion and reforming under prototypical partial oxidation conditions.</a> Chem Eng Sci. 139, 249-260 (2016).</li><li>O&#223;wald, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+flame+chemistry+tracing+by+imaging+photoelectron+photoion+coincidence+spectroscopy.">In situ flame chemistry tracing by imaging photoelectron photoion coincidence spectroscopy.</a> Rev Sci Instum. 85 (2), 025101 (2014).</li><li>O&#223;wald, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+Chemistry+of+the+Butane+Isomers+in+Premixed+Low-Pressure+Flames.">Combustion Chemistry of the Butane Isomers in Premixed Low-Pressure Flames.</a> Zeitschrift f&#252;r Physikalische Chemie. 225, 1029 (2011).</li><li>Schenk, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detailed+mass+spectrometric+and+modeling+study+of+isomeric+butene+flames.">Detailed mass spectrometric and modeling study of isomeric butene flames.</a> Combust. Flame. 160 (3), 487-503 (2013).</li><li>Li, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+benzene-formation+paths+in+a+fuel-rich+cyclohexane+flame.">Multiple benzene-formation paths in a fuel-rich cyclohexane flame.</a> Combust. Flame. 158 (11), 2077-2089 (2011).</li><li>Bierkandt, T., Hemberger, P., Osswald, P., Kohler, M., Kasper, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insights+in+m-xylene+decomposition+under+fuel-rich+conditions+by+imaging+photoelectron+photoion+coincidence+spectroscopy.">Insights in m-xylene decomposition under fuel-rich conditions by imaging photoelectron photoion coincidence spectroscopy.</a> P Combust Inst. 36 (1), 1223-1232 (2017).</li><li>Taatjes, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enols+Are+Common+Intermediates+in+Hydrocarbon+Oxidation.">Enols Are Common Intermediates in Hydrocarbon Oxidation.</a> Science. 308 (5730), 1887-1889 (2005).</li><li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+experimental+study+of+the+rich+premixed+ethylbenzene+flame+at+low+pressure.">An experimental study of the rich premixed ethylbenzene flame at low pressure.</a> P Combust Inst. 32 (1), 647-655 (2009).</li><li>Yuan, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comprehensive+experimental+and+kinetic+modeling+study+of+ethylbenzene+combustion.">A comprehensive experimental and kinetic modeling study of ethylbenzene combustion.</a> Combust. Flame. 166, 255-265 (2016).</li><li>Hansen, N., Skeen, S. A., Michelsen, H. A., Wilson, K. R., Kohse-Hoinghaus, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flame+experiments+at+the+advanced+light+source:+new+insights+into+soot+formation+processes.">Flame experiments at the advanced light source: new insights into soot formation processes.</a> J Vis Exp. (87), e51369 (2014).</li><li>Qi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isomeric+identification+of+polycyclic+aromatic+hydrocarbons+formed+in+combustion+with+tunable+vacuum+ultraviolet+photoionization.">Isomeric identification of polycyclic aromatic hydrocarbons formed in combustion with tunable vacuum ultraviolet photoionization.</a> Rev Sci Instum. 77 (8), 084101 (2006).</li><li>Hansen, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2D-imaging+of+sampling-probe+perturbations+in+laminar+premixed+flames+using+Kr+X-ray+fluorescence.">2D-imaging of sampling-probe perturbations in laminar premixed flames using Kr X-ray fluorescence.</a> Combust. Flame. 181, 214-224 (2017).</li></ol>

צירוף הכור אטמוספרי בטמפרטורות גבוהות לזרום עם ספקטרומטר מסה מולקולרית-קרן איתור מערכת מאפשר היווצרות המינים כמותיים נתונים עבור טווח ההפעלה בתנאים שהוצגו. מספר מחקרים21,22,23,27 הפגינו את הגמישות של הניסוי החל ממתאן עשי?...

הבנת תהליכי הבעירה, בעקבות מודרני, פליטה נמוך דלקים ממשאבים מתחדשים הוא אתגר עבור נושאים אקולוגיים וכלכליים של אגודות של היום. . יש להם פוטנציאל להפחית את התלות שלנו דלקים מאובנים, קיזוז פליטות2 CO, יש השפעה חיובית על פליטת מזהמים מזיקים כגון פיח שלה רעילות מבשרי1... שילוב שדה זה גדל מהר עם ניצול שלהם במערכות combustor מודרני, הדרישה על הבנה בסיסי של תהליכים כימיים ופיזיים השולטים גדל באופן דרמטי2. גם היום, הרשתות תגובה כימית מורכב הנובע תגובות השרשרת הרדיקלי עדיין לא לגמרי מובנים. כדי לנתח או אפילו לשלוט בתופעות כמו היווצרות מזהמים או תהליכי התנעה (אוטומטי), הידע מפורט של רשתות תגובה כימית הוא פיסת חיוני של פאזל3.
לחקור ולהבין אותן רשתות תגובה כימית, גישות ניסיוני מספריים הינם שדות חובה. השפעול, הכימיה הבעירה הוא למד בדרך כלל על-ידי החלת ניסויים עם סביבות זרימה מפושטת ומבוקר היטב למטרה שאלות ספציפיות. המורכבות גבוהה ואת הדינמיקה של תהליכים בודדים sub למנוע שכפול מדויק של combustors טכני תנאי על ידי יסוד הניסויים, תוך מתן אפשרות המעקב של התכונות העיקריות ייעודיים כגון טמפרטורה, לחץ, חום שחרור, או צורון כימי. בהתחלה הצורך גישות שונות התברר, אחד בהתמודדות עם שאלה ספציפית, מתן ערכה עוקבות של מידע לתרום התמונה הכללית הכוללת של הכימיה בעירה. מכסים מגוון רחב של תנאים ולאסוף את ערכות מידע הבאים לתאר תנאים מורכבים המתרחשים במערכות טכניות בגישות השונות בהצלחה פותחו. טכניקות וותיקה כוללות:
<ul><li>הלם צינורות4,5,6 ו- מכונות דחיסה מהירה7. התקנים אלה מספקים שליטה גבוהה של לחץ וטמפרטורה על מגוון רחב. עם זאת, זמן התגובה נגיש וטכניקות אנליטיות מתאימים מוגבלות.</li>
	<li>להבות מעורבבים מראש למינריות3,8,9,10,11 אידיאליים לזכות בתנאי טמפרטורה גבוהה בשילוב עם שדה זרימה פשוטים. מאז הממד המרחבי של אזור התגובה יורדת עם הגדלת הלחץ, להבות מעורבבים מראש נחקרות בדרך כלל על התנאים בלחץ נמוך למטרות היווצרות המינים.</li>
	<li>Counterflow דיפוזיה להבות12,13,14,15 הינם אידיאליים עבור חוקרים המשטר flamelet ב בעירה הסוערים. הם מחקים את המתח עקב inhomogeneities בתוך זרם מערבולות אמיתי, אבל, שוב, מאוד מוגבלים בשיטות אנליטיות היווצרות המינים.</li>
	<li>שונים הכור ניסויים16,17,18 (סטטי, מנוער plug- זרימה) לספק גישה שתרם סביבות, בעוד טמפרטורות נמוכות בדרך כלל בהשוואה להבה סביבות. גישות נפוצות הן:<ul>
<li>כורים סטטיים נמצאים בשימוש נרחב עבור למשל פוטוליזה הדופק ניסויים, אבל באופן כללי מוגבלים על ידי מגורים רב פעמים וטמפרטורות נמוכות.</li>
		<li>כורים מנוער-סילון, קרי גז גירסה של כור מנוער לחלוטין (הפי), לסמוך על ערבוב יעיל של שלב גז, יכול להיות מופעל במצב יציב עם זמן מגורים קבוע, טמפרטורה, לחץ, ובכך להקל על מודל. לעומת זאת, מולקולות יש זמן להגר משטחים חמים, עוברים תגובות הטרוגניות.</li>
		<li>גישות רבות של הכור זרימה ידועים, עם הכור זרימה הכנס (PFR) לאחת הגישות הפופולרי ביותר לתיאור תגובות כימיות במערכות רציפה, הזורם של הגיאומטריה גלילי. חבר הזרימה היא כי התנאים על מצב יציב עם זמן מגורים קבוע של התקע כפונקציה של מיקומו עבור PFRs אידיאלי.</li>
	</ul>
</li>
</ul>משלימים אלה טכניקות ערך בשדה של בעירה ניסיוני קינטיקה, כור זרימה שכבתית טמפרטורה גבוהה להתנסות19,20 העסקת את הטכניקה ספקטרומטר מסה (MBMS) קרן מולקולרית לעקיבה התפתחות המינים בפירוט מוצג21,22 בזאת. תנאי זרימה שכבתית, בעבודה לחץ אטמוספירי וטמפרטורות נגיש עד 1,800 K הם המאפיינים העיקריים של הכור זרימה, ואילו הטכניקה MBMS רגיש מאפשרת הגילוי של כמעט כל צורון כימי נוכח הבעירה תהליך. זה כולל את תגובתי מינים כגון רדיקלים שאינם או בקושי אתנו עם שיטות זיהוי אחרות. הטכניקה MBMS נעשה שימוש נרחב לחקירה מפורט של התגובה רשתות בלהבות של דלקים חלופיים קונבנציונאלי, מודרניות, כגון כהלים או קטונים23,24,25 , הוכיחה להיות ערך רב לפיתוח מודל קינטי מודרני.
איור 1 מציג את הסכמה של הכור טמפרטורה גבוהה זרימה עם מסגרת מוגדלת של המכשיר דגימה (א) ואת שתי תמונות סימון הניסוי הכולל (ב) והבדיקה ההתקנה (ג). המערכת ניתן לחלק לשני חלקים: הראשון, הכור בטמפרטורות גבוהות לזרום עם אספקת גז, מערכת מאדה, השנייה, מערכת זיהוי זמן-של-טיסה MBMS. במבצע, היציאה של הצינור זרימה נטענה ישירות אל הצינור דגימה של מערכת MBMS. הדלק שנדגמו ישירות משקע הכור והועבר למערכת זיהוי גבוהה-ואקום. . הנה, יינון מתבצע על ידי יינון אלקטרון עם זיהוי זמן-של-טיסה עוקבות.
הכור יש צינור (אל2O3) קרמיקה הקוטר הפנימי 40 מ מ אורך מ"מ 1,497 מניחים בתנור בטמפרטורה גבוהה (למשל, גרו, סוג HTRH 40-1000). המקטע מחוממת הכולל הוא 1,000 מ"מ אורך. גזים אכלו מעורבבים מראש, מראש מתאדה לתוך הכור מאת מקורבות מחוסמת (בדרך כלל מזג עד ~ 80 ° C). מדולל מאוד (ca. 99 vol % ב- Ar), תערובת מגיבים זורם למינריות עובר דרך פרופיל הטמפרטורה ידועה (פרטים על טמפרטורה אפיון תינתן להלן). זיהוי של הרכב גז מתקיים בשקע המגיב כפונקציה של הטמפרטורה בתנור. מדידות מבוצעות על כניסת קבוע זרימת מסה, בעוד רמפה הטמפרטורה יורדת מונוטוני (-200 K/h) מוחל על התנור בטווח של 1,800 K עד 600 ק' הערה שניתן להשיג תוצאות דומות כאשר טמפרטורות שונות נמדדים ב תנור איזותרמי טמפרטורות, האינרציה התרמית נחשב כראוי. ייצוב תרמית של המערכת עדיין לוקח קצת זמן, הכבש טמפרטורה נבחר להיות פשרה של ממוצע של זמן עבור תוספת קבועה טמפרטורות קטנים (זניח) וזמן סך מדידה עבור כל סדרה. הפעם חישוב ממוצע רגיל (45 s) של MBMS מקביל 2.5 K. הטיימס מגורים וכתוצאה מכך הם בסביבות 2 s (ב 1,000 K) עבור מסוים התנאים. בסופו של דבר, בשל הפארמצבטית הטמפרטורה, קרוב משפחה דיוק של הטמפרטורות מדודה של ±5 K או יותר וניתן לקבוע לניסוי הנוכחי. הכור.
איור 2 מציג את התרשים של המערכת ואידוי שלהן, בצורה מיטבית כדי לחקור את תערובות פחמימן אפילו מורכבים כגון דלקים סילון טכני. מכל זרמי קלט מותקנים מונים דיוק גבוהה (דיוק ± 0.5%) על ידי זרימה המוני קוריוליס. אידוי של הדלק ממומש על ידי מערכת מסחרית מכשיר אידוי בטמפרטורות עד 200 מעלות צלזיוס. כל קווי האספקה דלקים מתאדה מראש הם טרופה עם טמפרטורות של בדרך כלל 150 ° C כדי למנוע עיבוי של דלקים נוזליים, תוך הימנעות השפלה תרמי באותו זמן. אידוי מוחלט ויציב נבדקת באופן שגרתי, עלולה להתרחש אפילו בטמפרטורות מתחת נקודת הרתיחה הרגילה של שהדלקים בהתאמה. אידוי מוחלט היה שמחייבות השבר קטן דלק והלחץ חלקי נמוך (בדרך כלל מתחת 100 הרשות הפלסטינית) הדרושים.
הגזים הם לטעום מאת קונוס קוורץ-האמצע של יציאה הכור לחצים אמביינט (בסביבות 960 hPa) כפי שניתן לראות בפירוט רב יותר במסגרת מוגדלת של איור 1. בקצה הצינור יש של דיזה 50 μm, הנמצא בערך 30 מ מ בתוך הצינור קרמיקה בסוף לאזור התגובה. שים לב כי מיקום הדגימה הוא קבוע ביחס לים. הרחבה תרמי של הצינור תנור מתקיים רק משקע החשמל, אשר לא מחובר מכנית במערכת דגימה וכתוצאה מכך באורך עצמאית בטמפרטורה של המקטע התגובה. כל התגובות מיד מתרצה בשל היווצרות של קרן מולקולרית, כאשר גזים מורחבות ואקום גבוה (בשני שלבים שאיבה דיפרנציאלית; 10-2 ו- 10-4 הרשות הפלסטינית)25,26. המדגם מונחה למקור יון של ספקטרומטר מסה השפעה (EI) זמן-של-טיסה (TOF) אלקטרון (המסה רזולוציה R = 3,000) מסוגל לקביעת המסה המדויקת של המין האנושי הנוכחי בדיוק מתאימים כדי לקבוע הרכב היסודות בתוך a C/H /O מערכת. האנרגיה של אלקטרונים מוגדר על ערכים נמוכים (בדרך כלל 9.5-10.5 eV) על מנת למזער את פיצול עקב תהליך יינון. שימו לב כי ארגון מינים diluent והפניה עדיין לזיהוי בשל התפלגות האנרגיה רחבה של האלקטרונים ionizing (1.4 eV FWHM). בעוד Ar ניתן למדוד עם S/N טוב, האנרגיה של אלקטרונים נמוכה אינה מאפשרת נחישות מספקת המינים העיקריים (H2O, CO2, CO, H2O2, דלק) פרופילים, אשר נוכח ריכוז נמוך יותר משמעותית .
בנוסף הזיהוי על ידי תוף, גז שיורית מנתח (RGA), דהיינו , בספקטרומטר פאול, ממוקמת בבית הבליעה יינון כדי לנטר את המינים 6 מעל עם אנרגיית אלקטרון גבוה יותר (70 eV) בו זמנית כדי המדידות MBMS-תוף.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Time-Of-Flight MBMS</td>
			<td>Kaesdorf</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>custom design</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Molecular Beam Samling Interface</td>
			<td>self made</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>custom design</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laminar Flow Reactor</td>
			<td>Gero</td>
			<td>Type HTRH 40-1000</td>
			<td>custom design</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quadrupole MS</td>
			<td>Hiden</td>
			<td>HAL/3F 301</td>
			<td>adapted to ionization chamber</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vaporizer</td>
			<td>Bronkhorst</td>
			<td>CEM</td>
			<td>Vaporizer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mass Flow Meter</td>
			<td>Bronkhorst</td>
			<td>Mini Cori-Flow M12, M13, M14</td>
			<td>Flow Controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jet A-1</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>Standard Jet fuel of interest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metal syringe</td>
			<td>Hugo Sachs</td>
			<td>70-2252</td>
			<td>Fuel Supply</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating Hoses</td>
			<td>Hillesheim</td>
			<td>HMI series</td>
			<td>Gas Preheating</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas</td>
			<td>Linde</td>
			<td>Ar, O2</td>
			<td>Diluent, Oxidizer</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

combustion chemistry of fuels: quantitative speciation data obtained from an atmospheric high-temperature flow reactor with coupled molecular-beam mass spectrometer

כתב יד זה מתאר ניסוי הכור טמפרטורה גבוהה זרימה מצמידים את הטכניקה ספקטרומטר מסה (MBMS) קרן מולקולריים חזקים. כלי גמיש זה מציע אבחנה מפורטת של קינטיקה גז כימי-שלב במגיבים זורם בתנאים מבוקרים היטב. המגוון העצום של תנאי ההפעלה הזמינות בכור זרימה שכבתית מאפשרת לגשת ליישומים בעירה יוצא דופן, כי בדרך כלל אינם ניתנים להשגה על ידי להבה ניסויים. אלה כוללים תנאי עשיר בטמפרטורות גבוהות הרלוונטיים גיזוז תהליכים, הכימיה peroxy המסדירים את המשטר חמצון בטמפרטורה נמוכה או חקירות של דלקים טכניים מורכבים. הגדרת הציג מאפשר מדידות כמותיים היווצרות המינים נתונים עבור אימות מודל התגובה של בעירה, גיזוז ותהליכים פירוליזה, תוך מתן אפשרות הבנה כללית שיטתית של הכימיה התגובה. אימות של התגובה קינטי מודלים מתבצע בדרך כלל על ידי חוקרים בתהליכי בעירה של חומרים טהורים. הכור זרימה שופרה כדי להיות מתאים טכני דלקים (למשל רב רכיבים תערובות כמו ג'ט a-1) כדי לאפשר ניתוח הפנומנולוגי של התרחשות intermediates בעירה כמו פיח מבשרי או מזהמים. תנאי גבול מבוקר ואינו דומה שסופק על-ידי עיצוב ניסיוני לאפשר תחזיות של נטיות היווצרות מזהמים. המגיבים קר אכלו מעורבבים מראש לתוך הכור כי הם מאוד מדולל (כ 99% כרך ב Ar) במטרה לדכא מתוספי תגובות בעירה. התערובת מגיבים זורם למינריות עובר דרך שדה הטמפרטורה ידועה, בעוד ההרכב גז נקבע על הפליטה כורים כפונקציה של הטמפרטורה בתנור. הכור זרימה מופעל על הלחץ האטמוספרי עם טמפרטורות עד 1,800 ק המדידות עצמם מתבצעים על ידי הפחתת הטמפרטורה מונוטוני בקצב של-200 K/h. עם הטכניקה MBMS רגיש, נתונים מפורט היווצרות המינים רכשה, לכמת כמעט לכל הזנים כימיים בתהליך תגובתי, כולל זנים רדיקלית.

קשת המוני טיפוסי של ההרכב הדלק שנדגמו מוצג באיור3. עם הגדרת נתון החלטה המונית של – 3,000, מינים עד מ/z = 260 אתה יכול להתגלות בתוך מערכת C/H/O. לאחר הליך כיול מסה, הפסגות משולבים עבור כל יחס מסה-כדי-אחראי (מ/z) באמצעות אלגוריתמים deconvolution להערכת אותות תחת-נפתרה. לאחר תי...

Watch this Scientific Journal Video about Combustion Chemistry of Fuels: Quantitative Speciation Data Obtained from an Atmospheric High-temperature Flow Reactor with Coupled Molecular-beam Mass Spectr

Combustion Chemistry of Fuels: Quantitative Speciation Data Obtained from an Atmospheric High-temperature Flow Reactor with Coupled Molecular-beam Mass Spectrometer

כימיה בעירה של דלקים: נתונים כמותיים היווצרות המינים המתקבל של הכור אטמוספרי בטמפרטורות גבוהות לזרום עם מצמידים ספקטרומטר מסה מולקולרית-קרן אור

חקירה של הכימיה בעירה חמצוני של הרומן דלק ביולוגי, דלק רכיבים או דלקים jet על-ידי השוואה של היווצרות המינים כמותיים המידע יוצג. הנתונים ניתן להשתמש עבור אימות מודל קינטי ומאפשר אסטרטגיות הערכה דלק. כתב יד זה מתאר את הכור אטמוספרי בטמפרטורות גבוהות זרימה ומדגים את יכולותיה.

This manuscript describes a high-temperature flow reactor experiment coupled to the powerful molecular beam mass spectrometry (MBMS) technique. This ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

PTR-ToF-MS Coupled with an Automated Sampling System and Tailored Data Analysis for Food Studies: Bioprocess Monitoring, Screening and Nose-space Analysis

PTR-ToF-MS יחד עם מערכת הדגימה אוטומטית וניתוח נתונים מותאמים למחקרים על מזון: ניטור Bioprocess, הקרנה וניתוח שטח האף

Proton Transfer Reaction (PTR), combined with a Time-of-Flight (ToF) Mass Spectrometer (MS) is an analytical approach based on chemical ionization that ...

Non-equilibrium Microwave Plasma for Efficient High Temperature Chemistry

פלזמה מיקרוגל לא שיווי משקל עבור כימיה יעילה טמפרטורה גבוהה

A flowing microwave plasma based methodology for converting electric energy into internal and/or translational modes of stable molecules with the purpose ...

A Practical Guide on Coupling a Scanning Mobility Sizer and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (SMPS-ICPMS)

A Practical Guide on Coupling a Scanning Mobility Sizer and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer SMPS-ICPMS

מדריך מעשי על צימוד סריקה ניידות סורק ו מצמידים אינדוקטיבית פלזמה מסה ספקטרומטר (SMPS-ICPMS)

A large variety of analytical methods are available to characterize particles in aerosols and suspensions. The choice of the appropriate technique depends ...

Fizzy Extraction of Volatile Organic Compounds Combined with Atmospheric Pressure Chemical Ionization Quadrupole Mass Spectrometry

פיצי הפקה של תרכובות אורגניות נדיפות בשילוב עם לחץ אטמוספרי כימי יוניזציה Quadropole מסה ספקטרומטריית

Chemical analysis of volatile and semivolatile compounds dissolved in liquid samples can be challenging. The dissolved components need to be brought to ...

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

אנליזת נשימה בזמן אמת באמצעות Nanoelectrospray משני יינון מצמידים ספקטרומטר מסה ברזולוציה גבוהה

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Continuous Flow Chemistry: Reaction of Diphenyldiazomethane with p-Nitrobenzoic Acid

Continuous Flow Chemistry: Reaction of Diphenyldiazomethane with p-Nitrobenzoic Acid

זרימה רציפה כימיה: התגובה של Diphenyldiazomethane עם חומצה - Nitrobenzoic p

Continuous flow technology has been identified as instrumental for its environmental and economic advantages leveraging superior mixing, heat transfer and ...

Time-resolved Photophysical Characterization of Triplet-harvesting Organic Compounds at an Oxygen-free Environment Using an iCCD Camera

זמן לפתור Photophysical אפיון של שלישיה-קציר תרכובות אורגניות ללא חמצן-הסביבה שימוש iCCD המצלמה

Here, we present a sensible method of the acquisition and analysis of time-resolved photoluminescence using an ultrafast iCCD camera. This system enables ...

A Continuous-flow Photocatalytic Reactor for the Precisely Controlled Deposition of Metallic Nanoparticles

כור זרימה רציפה Photocatalytic לתצהיר בדיוק מבוקרת של חלקיקים מתכתיים

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic ...

Reducing Willow Wood Fuel Emission by Low Temperature Microwave Assisted Hydrothermal Carbonization

הפחתת הדלק של ווילו ווד על ידי מיקרוגל טמפרטורה נמוכה בסיוע הידרותרמי פחמון

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative ...

Integrated Cell Manipulation Platform Coupled with the Single-probe for Mass Spectrometry Analysis of Drugs and Metabolites in Single Suspension Cells

משולב תאים מניפולציה פלטפורמה ביחד עם יחיד-בדיקה עבור ניתוח ספקטרומטר המסה של תרופות מטבוליטים בתאים ההשעיה יחיד

Single cell mass spectrometry (SCMS) enables sensitive detection and accurate analysis of broad ranges of cellular species on the individual-cell level. ...