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工業技術研究院

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孔洞材料(金屬有機骨架)試量產與成型

工業節能研究室具化學、化工、機械技術背景,致力於工業節能用材料與應用系統開發,現有技術以高吸附量、低耗能孔洞材料(金屬有機骨架MOF)開發為主軸,發展材料試量產及成型技術,使低耗能 MOF 吸附劑可以粉末、漿料、顆粒、薄膜與轉輪等形式大量推廣與應用,並達到降低乾燥耗電量為最終目的。

Service 服務項目

委託研究/產品開發
 
  • 釐清需求
    釐清技術應用需求,確定所開發材料所需具備之特性,並擬定篩選或開發策略
  • 材料設計/合成
    篩選或製備符合經濟及應用效益的吸附材,進行適用性及效能驗證
  • 產品放量/驗證
    視客戶需求,進行客制化吸附劑量產(公斤或噸級),或產線整廠輸出轉移
  • 成型技術
    依應用需求,提供粉體、漿液及顆粒、蜂巢輪、薄膜等成型產品

服務項...(詳如圖說)
服務項目

Technology 現有技術

新穎材料製程優化與放量始終為產品進入市場的重要環節,本研究室建立完整的材料開發流程、提供百公斤級試量產平台、產品成型與產品檢測,縮短業界產品進入市場時程。

孔洞材料(MOF)試量產工廠

試量產工廠具百公斤級生產力,其涵蓋各式化工單元從噸級高壓反應器、純化分離、乾燥破碎至粉體成型設備,可提供整套的化學合成至產品成型生產服務。廠內設備單元:3KL高壓反應器、46吋大型離心機、板框壓濾機、噴霧乾燥、循環烘箱、粉碎機。

孔洞材料(MOF)試...(詳如圖說)
孔洞材料(MOF)試量產工廠

粉體造粒與顆粒性質量測平台

粉體造粒平台具小量(1-2公斤)造粒測試與百公斤級放量生產能力,並依客戶需求提供滾動造粒、濕式(幾條)造粒與快速混合造粒三種粉體造粒模式,客製化產品性質。產品顆粒可後續進行完整性質分析,如產品粒徑分佈(Size Distribution)、抗壓強度(Crush Strength)、磨耗率(Attrition Rate)、水氣吸脫附測試(Water adsorption Test)。

粉體造粒與顆粒性質量...(詳如圖說)
粉體造粒與顆粒性質量測平台

粉體造粒流程:造粒流程可依需求選擇適合造粒路徑(路徑A或B),過程中超出大小範圍顆粒可再度回收使用(路徑C),提高物料使用率與產率。
 (A) 濕式(擠條)造粒(橢圓形)
 (B) 快速混合造粒(近圓形)
 (C) 粉體回收

MOF顆...(詳如圖說)
MOF顆粒

粉體造粒流程示意...(詳如圖說)
粉體造粒流程示意圖

快速混合造粒機 濕式造粒設備 滾動造粒機 型離心圓球機
快速混合造粒機 濕式造粒機 滾動造粒機 離心圓球機

高真圓度微造粒平台

此微造粒平台提供具製造高真圓度且良好流動性的微小顆粒,過程完整保有物料原始性質,可客製化顆粒大小(100 ~ 1000 um)與顆粒密度(依材料特性);此系統適合小量高單價材料造粒。

高真圓度微造粒平...(詳如圖說)
高真圓度微造粒平台

MOF 產品

吸附劑為工業基礎材料,廣泛應用於工業乾燥、化工分離、氣體淨化等產業;其中低濕乾燥設備為工業部門主要耗能設備之一,占工業耗能12%(約66億度電)。現有低濕乾燥設備所使用吸附劑因低吸水率(5%)與高再生溫度(160℃)造成能耗過大。金屬有機骨架(Metal Organic Framework, MOF)擁有高比表面積、孔洞大小可調之特性,可低溫再生(80℃),有望解決傳統吸附劑之高能耗問題。

MOF 產...(詳如圖說)
MOF 產品

金屬有機骨架F(MOF)吸附劑 MOF 孔洞大小具可調性
金屬有機骨架F(MOF)吸附劑 MOF 孔洞大小具可調性

產品規格

產品代號

ITRI-MOF

ITRI-MOF-1

ITRI-MOF-2

密度(g/cm3)

1.92

1.68

1.71

孔徑(A)

3.6

3.76

5.8

純度(%)

99

99

99

比表面積(m2g-1)

713

766-786

925-1212

耐受溫度(°C)

380

380-415

450

應用

工業型吸附劑

全方位吸附劑

家用型吸附劑

完全脫附溫度(°C)

80

80

80

吸濕範圍 (RH%)

20~90

5~90

40~90

吸水率_30%RH(%)

25

30

14

吸水率_80%RH(%)

35

35

41

Testing 檢測服務

顆粒強度測試

使用質構儀(Texture Analyzer,型號:TA.XT Plus C)產品顆粒對於外力的抵抗能力,顆粒強度越強顆粒越堅硬,在工業應用過程中越能保持顆粒原本的完整性;測試數據提供顆粒大小與顆粒強度分佈。

顆粒強度測...(詳如圖說)
顆粒強度測試

磨耗率測試

藉由顆粒磨耗率測試可提供產品顆粒表面對於抗磨擦的能力,磨耗率越低顆粒在運輸或工業應用的過程中,因磨耗而產生的粉塵越少。顆粒磨耗率的測試根據測試標準(D4058-96)程序進行。

磨耗率測...(詳如圖說)
磨耗率測試

堆積密度量測

由量測顆粒之堆積密度可以換算相同體積下,填入的最大重量,在固定體積的應用領域中,堆積密度是一項關鍵的因素,如工業的水氣吸附(乾燥),顆粒堆積密度越高,能相同體積下填入的材料越多,單次循環的水氣吸附量也增加。

堆積密度量...(詳如圖說)
堆積密度量測

水氣吸附量測

• 等溫吸(脫)附曲線
• 飽和吸水率
• 水氣吸附速率

自主裝水氣吸附測試系統,可固定或程式控制恆溫恆濕機腔體內部溫度與濕度,內部結合4位數電子天平(Shimadzu)及時量紀錄樣品重量變化。恆溫恆濕機規格:泰琪科技(Terchy);濕度10~98%RH;溫度-20 ~ 40℃。

水氣吸附量...(詳如圖說)
水氣吸附量測

Adsorption...(詳如圖說)
Adsorption isotherm of water

MOF powder...(詳如圖說)
MOF powder 80%RH/25℃

工業節能研究室簡介

【聯絡窗口】

聯絡人:陳鈞振 經    理
電話:+886-982-723-358
Email:JiunJenChen@itri.org.tw

聯絡人:謝宗霖 研究員
電話:+886-939-379-179
Email:itriA70459@itri.org.tw

地    址:300新竹縣竹東鎮中興路四段195號64館402室