NL1015183C2 - Method and device for the electrochemical generation of one or more gases. - Google Patents
Method and device for the electrochemical generation of one or more gases. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1015183C2 NL1015183C2 NL1015183A NL1015183A NL1015183C2 NL 1015183 C2 NL1015183 C2 NL 1015183C2 NL 1015183 A NL1015183 A NL 1015183A NL 1015183 A NL1015183 A NL 1015183A NL 1015183 C2 NL1015183 C2 NL 1015183C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- pressure
- container
- holder
- chamber
- electrode
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
- G01N31/10—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using catalysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0046—Sequential or parallel reactions, e.g. for the synthesis of polypeptides or polynucleotides; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making molecular arrays
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0093—Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/04—Pressure vessels, e.g. autoclaves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J7/00—Apparatus for generating gases
- B01J7/02—Apparatus for generating gases by wet methods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00277—Apparatus
- B01J2219/00279—Features relating to reactor vessels
- B01J2219/00306—Reactor vessels in a multiple arrangement
- B01J2219/00313—Reactor vessels in a multiple arrangement the reactor vessels being formed by arrays of wells in blocks
- B01J2219/00315—Microtiter plates
- B01J2219/00317—Microwell devices, i.e. having large numbers of wells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00277—Apparatus
- B01J2219/00495—Means for heating or cooling the reaction vessels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00585—Parallel processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00601—High-pressure processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/0068—Means for controlling the apparatus of the process
- B01J2219/00698—Measurement and control of process parameters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/0068—Means for controlling the apparatus of the process
- B01J2219/00702—Processes involving means for analysing and characterising the products
- B01J2219/00704—Processes involving means for analysing and characterising the products integrated with the reactor apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00709—Type of synthesis
- B01J2219/00713—Electrochemical synthesis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
- B01J2219/00745—Inorganic compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
- B01J2219/00745—Inorganic compounds
- B01J2219/00747—Catalysts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00783—Laminate assemblies, i.e. the reactor comprising a stack of plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00819—Materials of construction
- B01J2219/00822—Metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00819—Materials of construction
- B01J2219/00835—Comprising catalytically active material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00851—Additional features
- B01J2219/00853—Employing electrode arrangements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00873—Heat exchange
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00925—Irradiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/0095—Control aspects
- B01J2219/00952—Sensing operations
- B01J2219/00954—Measured properties
- B01J2219/00957—Compositions or concentrations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
- C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
- C40B30/00—Methods of screening libraries
- C40B30/08—Methods of screening libraries by measuring catalytic activity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
- C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
- C40B40/00—Libraries per se, e.g. arrays, mixtures
- C40B40/18—Libraries containing only inorganic compounds or inorganic materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET ELEKTROCHEMISCH GENEREREN VAN EEN OF MEER GASSENMETHOD AND APPARATUS FOR THE ELECTROCHEMICAL GENERATION OF ONE OR MORE GASES
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het elektrochemisch genereren van een of meer gassen onder hoge druk. De uitvinding heeft tevens betrekking op een geïntegreerde 5 schakeling waarop een groot aantal van bovengenoemde inrichtingen zijn toegepast en op een werkwijze voor het analyseren van de werking van een katalysator.The present invention relates to a method and apparatus for electrochemically generating one or more gases under high pressure. The invention also relates to an integrated circuit to which a large number of the above devices have been applied and to a method for analyzing the operation of a catalyst.
Voor de uitvoering en bestudering van fysische of chemische processen onder een hoge druk wordt gebruik 10 gemaakt van zogenaamde drukvaten of "autoclaven". De haalbare druk in gangbare autoclaven is typisch enkele honderden tot maximaal enige duizenden atmosfeer. In dergelijke autoclaven kan verder een (hoge) temperatuur ingesteld en geregeld worden.So-called pressure vessels or "autoclaves" are used for the execution and study of physical or chemical processes under high pressure. The achievable pressure in conventional autoclaves is typically a few hundred to a maximum of several thousand atmospheres. In such autoclaves, a (high) temperature can further be set and controlled.
15 Bezwaar van een dergelijke autoclaaf is de noodzaak tot het aanbrengen van vergaande en dure veiligheidsvoorzieningen in verband met explosiegevaar, bijvoorbeeld in de vorm van een speciaal ingericht vrij -staand laboratorium met een losliggend dak. Ook zijn er 20 stringente veiligheidsvoorschriften met betrekking tot de constructie en het gebruik van deze autoclaven.A drawback of such an autoclave is the necessity to provide far-reaching and expensive safety provisions in connection with the risk of explosion, for instance in the form of a specially equipped free-standing laboratory with a loose roof. There are also 20 stringent safety regulations regarding the construction and use of these autoclaves.
Een verder bezwaar is dat de gangbare autoclaven betrekkelijk groot zijn en daardoor intrinsiek traag, wat betreft variaties in druk, temperatuur en chemische 25 potentiaal hetgeen de autoclaven moeilijk bestuurbaar maakt. Bovendien is de benodigde hoeveelheid materiaal, bijvoorbeeld katalysator, bij analyse van een chemische reactie met deze katalysator, relatief groot. De bovenstaande bezwaren hebben tot gevolg dat het gebruik van 30 autoclaven relatief omslachtig en kostbaar is. Dit heeft tot gevolg dat in de praktijk slechts een beperkt aantal metingen kan worden uitgevoerd.A further drawback is that conventional autoclaves are relatively large and therefore intrinsically slow in variations in pressure, temperature and chemical potential, making the autoclaves difficult to control. Moreover, the amount of material required, for example catalyst, when analyzing a chemical reaction with this catalyst, is relatively large. The above drawbacks make the use of autoclaves relatively laborious and expensive. As a result, in practice only a limited number of measurements can be performed.
1015183 21015183 2
Een verder bezwaar van de bestaande autoclaven is dat, aangezien de drukopbouw in de autoclaaf langzaam tot stand komt, het optreden van bepaalde chemische reacties die een snelle drukopbouw vereisen, belemmerd 5 wordt.A further drawback of the existing autoclaves is that, since the pressure build-up in the autoclave is slowly established, the occurrence of certain chemical reactions which require a fast pressure build-up is hindered.
Het is een doel van de onderhavige uitvinding een inrichting en een werkwijze te verschaffen, waarin bovengenoemde bezwaren zijn ondervangen.It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method in which the above drawbacks are obviated.
Volgens een eerste aspect van de uitvinding 10 wordt een inrichting verschaft voor het elektrochemisch genereren van een of meer gassen onder hoge druk, omvattende : - een houder omvattende een of meer met elektrolyt te vullen kamers; 15 - een eerste en een tweede elektrode waarover een spanningsverschil aan te brengen is voor het in de houder tot stand brengen van elektrochemische generatie; waarbij de inhoud van een kamer van de orde van grootte van enige milliliters of minder is en de kamer bij voor-20 keur maximaal 150 microliter elektrolyt bevat. Bij een dergelijk kleine inhoud van de kamer of kamers zijn de krachten op de wanden van de houder zodanig laag, dat geen speciale veiligheidsvoorzieningen getroffen behoeven te worden en de inrichting derhalve intrinsiek veilig is. 25 Zelfs bij een eventuele ontploffing van de gassen in de houder treedt geen noemenswaardige schade aan de houder en zijn omgeving op. Er is hiermee een inrichting verschaft waarmee veilig fysische of chemische processen onder hoge druk kunnen worden uitgevoerd en bestudeerd en 30 waarmee snel en doelmatig een (groot) aantal experimenten kan worden uitgevoerd in relatief korte tijd met gebruik van minimale hoeveelheden materiaal, in het bijzonder het testen van chemische katalysatoren onder hoge druk.According to a first aspect of the invention, a device is provided for electrochemically generating one or more gases under high pressure, comprising: - a container comprising one or more chambers to be filled with electrolyte; - a first and a second electrode over which a voltage difference can be applied for effecting electrochemical generation in the holder; the contents of a chamber being of the order of a few milliliters or less and the chamber preferably containing a maximum of 150 microliters of electrolyte. With such a small volume of the chamber or chambers, the forces on the walls of the container are so low that no special safety provisions have to be made and the device is therefore intrinsically safe. Even with a possible explosion of the gases in the container, no significant damage occurs to the container and its surroundings. This provides a device with which safe physical and chemical processes can be carried out and studied under high pressure and with which a (large) number of experiments can be carried out quickly and efficiently in a relatively short time using minimal amounts of material, in particular the high pressure chemical catalyst testing.
De inrichting verschaft een intrinsiek grote 35 snelheid met korte relaxatietijden voor instelling en egalisatie van parameters als druk, temperatuur en chemische potentiaal.The device provides an intrinsically high speed with short relaxation times for adjustment and equalization of parameters such as pressure, temperature and chemical potential.
101 51 83 ' 3101 51 83 '3
Bovendien zijn autoclaven van een type bekend, waarbij de initiële druk tot stand wordt gebracht door de reactiekamer van de autoclaaf aan te sluiten op gasflessen of gasleidingen voor het onder relatief hoge druk 5 toevoeren van gas. Dit heeft het bezwaar dat de inrichting complex en omvangrijk is uitgevoerd. In de inrichting volgens de uitvinding wordt dit bezwaar ondervangen doordat de gassen in situ, dat wil zeggen in de houder zelf, opgewekt worden.In addition, autoclaves of a type are known in which the initial pressure is established by connecting the autoclave reaction chamber to gas bottles or gas lines for supplying gas under relatively high pressure. This has the drawback that the design is complex and extensive. This drawback is obviated in the device according to the invention in that the gases are generated in situ, that is to say in the container itself.
10 Volgens een voorkeursuitvoering van de uitvin ding is de eerste elektrode gepositioneerd in de eerste kamer van de houder voor het daarin genereren van een gas van een eerste type, bijvoorbeeld waterstof, is de tweede elektrode gepositioneerd in de tweede kamer van de houder 15 voor het daarin genereren van een gas van een tweede type, bijvoorbeeld zuurstof, en zijn de beide kamers onderling verbonden door een verbindingskanaal van een zodanige lengte dat onderlinge diffusie van de gassen beperkt is. In de verbindingskanalen is een materiaal 20 aangebracht dat wel elektrisch geleidend is, doch de onderlinge diffusie van de gassen in de afzonderlijke kamers belemmert. In deze voorkeursuitvoering kunnen de bij elke elektrode ontstane gassen afzonderlijk, dat wil zeggen zonder menging, worden gegenereerd en vervolgens 25 worden toegepast in een chemische of fysisch proces.According to a preferred embodiment of the invention, the first electrode is positioned in the first chamber of the container for generating a gas of a first type, for example hydrogen, therein, the second electrode is positioned in the second chamber of the container 15 for generating a gas of a second type, for example oxygen, therein and the two chambers are mutually connected by a connecting channel of such a length that mutual diffusion of the gases is limited. A material 20 is provided in the connecting channels, which is electrically conductive, but hinders the mutual diffusion of the gases in the individual chambers. In this preferred embodiment, the gases generated at each electrode can be generated separately, ie without mixing, and then used in a chemical or physical process.
Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de inrichting drukbepalingsmiddelen voor het bepalen van de druk van de elektrochemisch gegenereerde gassen, bijvoorbeeld in de vorm van een piëzo-resistieve 30 druksensor. Deze druksensor kan direct in (een kamer van) de houder worden aangebracht, bijvoorbeeld door deze aan een uiteinde van de houder vast te schroeven. Naast dergelijke druksensoren zijn tevens andere sensoren toepasbaar, bijvoorbeeld sensoren die bepaalde chemische 35 eigenschappen waarnemen, alsmede temperatuursensoren.According to a further preferred embodiment, the device comprises pressure determining means for determining the pressure of the electrochemically generated gases, for instance in the form of a piezo-resistive pressure sensor. This pressure sensor can be mounted directly in (a chamber of) the container, for example by screwing it to one end of the container. In addition to such pressure sensors, other sensors can also be used, for example sensors that detect certain chemical properties, as well as temperature sensors.
Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de inrichting spanningsregelingsmiddelen voor het regelen van spanning tussen de eerste en de tweede elek- 101 51 83 4 trode en het daarmee regelen van de snelheid waarmee de elektrochemische generatie plaatsvindt. In een verdere voorkeursuitvoering wordt aldus een drukopbouwsnelheid in de houder van ten minste 8 bar per seconde of zelfs 20 5 bar per seconde of meer bereikt. In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm zijn de spanningsregelingsmiddelen aangesloten op besturingsmiddelen voor het in hoofdzaak real time besturen van de elektrochemische generatie snelheid en als gevolg daarvan de druk in de (kamers van 10 de ) houder. In de inrichting volgens de uitvinding treedt een dermate snelle drukopbouw binnen de houder op, dat de besturingsmiddelen de druk in de houder in hoofdzaak real time, dat wil zeggen binnen enige minuten of zelfs seconden, kunnen sturen.According to a further preferred embodiment, the device comprises voltage control means for regulating voltage between the first and the second electrode and thereby controlling the speed at which the electrochemical generation takes place. In a further preferred embodiment, a pressure build-up speed in the container of at least 8 bar per second or even 20 bar per second or more is thus achieved. In a further preferred embodiment, the voltage control means are connected to control means for controlling the electrochemical generation velocity substantially in real time and, as a result, the pressure in the (chambers of the) container. In the device according to the invention such a rapid build-up of pressure within the container occurs that the control means can control the pressure in the container in substantially real time, i.e. within a few minutes or even seconds.
15 Ondanks de hoge druk in de houder, die kan oplopen tot enige duizenden bar, worden er geen hoge constructieve eisen gesteld aan het materiaal waarvan de houder is vervaardigd. Ondanks deze hoge drukken, kan de houder zijn vervaardigd van standaard verkrijgbaar, 20 eenvoudig te bewerken technisch materiaal, zoals aluminium of plastic. Dit maakt het mogelijk om de inrichtingen op eenvoudige wijze, op grote schaal en tegen weinig kosten te vervaardigen.Despite the high pressure in the container, which can amount to several thousands of bar, no high constructional requirements are imposed on the material of which the container is made. Despite these high pressures, the container can be made of standard, easy-to-process technical material, such as aluminum or plastic. This makes it possible to manufacture the devices in a simple manner, on a large scale and at low cost.
Volgens een ander aspect van de uitvinding 25 wordt een geïntegreerde schakeling verschaft voor het gelijktijdig uitvoeren van een groot aantal chemische of fysische processen, omvattende een substraat, op het substraat aangebrachte inrichtingen van het hierbovenge-noemde type voor het uitvoeren van de processen, alsmede 30 op het substraat voorziene en op de inrichting aangesloten besturingsmiddelen voor het besturen van de in de respectievelijke houders uitgevoerde processen. Een dergelijke geïntegreerde schakeling wordt vervaardigd door op zich bekende micro-vervaardigingstechnieken, 35 waarbij bijvoorbeeld op een silicium substraat een groot aantal inrichtingen wordt aangebracht, die zijn vervaardigd van silicium, glas of een soortgelijk materiaal.According to another aspect of the invention, there is provided an integrated circuit for simultaneously performing a variety of chemical or physical processes, including a substrate, devices of the aforementioned type applied to the substrate for performing the processes, as well as control means provided on the substrate and connected to the device for controlling the processes carried out in the respective holders. Such an integrated circuit is manufactured by micro-manufacturing techniques known per se, in which, for example, a large number of devices are applied to a silicon substrate, which are made of silicon, glass or a similar material.
1 01 51 83 51 01 51 83 5
Bijvoorbeeld bij het onderzoek naar nieuwe katalysatoren of de verbetering van bestaande katalysatoren dient een omvangrijk aantal experimenten uitgevoerd te worden met grote series van een bepaald type katalysa-5 tor met steeds kleine verschillende materiaalparameters. Deze aanpak staat bekend als "high throughput experimentation (ΗΤΕ)" en wordt gekenmerkt door een groot aantal syntheses en analyses. Door het integreren van een groot aantal van de inrichtingen in een geïntegreerde schake-10 ling kan volgens de uitvinding een groot aantal analyses en syntheses parallel en binnen een zeer kort tijdsbestek worden uitgevoerd en is bovendien per katalysator een kleine hoeveelheid katalysatormateriaal benodigd.For example, when researching new catalysts or improving existing catalysts, a large number of experiments must be carried out with large series of a certain type of catalyst with always small different material parameters. This approach is known as "high throughput experimentation (ΗΤΕ)" and is characterized by a large number of syntheses and analyzes. According to the invention, by integrating a large number of the devices in an integrated circuit, a large number of analyzes and syntheses can be carried out in parallel and within a very short period of time, and a small amount of catalyst material is also required per catalyst.
Volgens een verder aspect van de uitvinding 15 wordt een werkwijze verschaft voor het analyseren van de werking van een katalysator, omvattende: - het in de houder aanbrengen van een eerste en een tweede elektrode; - het in de houder aanbrengen van de katalysa- 20 tor; - het vullen van de houder met elektrolyt; - het aanbrengen van een potentiaalverschil over de elektrodes voor het elektrochemisch genereren van de elektrolyt; 25 - het bij bepaalde drukwaarden bepalen van de compensatiestroom die is benodigd voor het in hoofdzaak op deze drukwaarde houden van de druk in de houder voor het analyseren van de werking van de katalysator. Hierdoor kan op eenvoudige en snelle wijze de werking van de 30 katalysator bij een groot aantal (hoge) drukken bepaald worden.According to a further aspect of the invention, there is provided a method for analyzing the operation of a catalyst, comprising: - arranging a first and a second electrode in the holder; - arranging the catalyst in the holder; - filling the container with electrolyte; applying a potential difference across the electrodes for electrochemically generating the electrolyte; - determining, at certain pressures, the compensation flow required to maintain the pressure in the container substantially at this pressure value for analyzing the operation of the catalyst. The operation of the catalyst at a large number of (high) pressures can hereby be determined in a simple and rapid manner.
Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvinding zullen worden verduidelijkt in de navolgende beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen 35 daarvan. In de beschrijving wordt verwezen naar de figuren, waarin tonen: - figuur 1 een doorsnede van een micro-drukcel volgens een eerste uitvoeringsvorm; 101 51 83 6 - figuur 2 een doorsnede van een micro-drukcel volgens een tweede uitvoeringsvorm; - figuur 3 een grafiek waarin de opgebouwde druk als functie van de tijd bij een stroomsterkte van 20 5 mA is weergegeven; - figuur 4 een grafiek waarin de opgebouwde druk als functie van de tijd bij een stroomsterkte van 50 mA is weergegeven; - figuur 5 een grafiek van de benodigde stroom 10 ter compensatie van de terugreactie (compensatiestroom) als functie van de druk; - figuur 6 een doorsnede van een verdere uitvoeringsvorm van een micro-drukcel voor het testen van chemische katalysatoren; en 15 - figuur 7 een aanzicht in perspectief van een geïntegreerde schakeling van micro-drukcellen.Further advantages, features and details of the present invention will be elucidated in the following description of preferred embodiments thereof. Reference is made in the description to the figures, in which: figure 1 shows a cross section of a micro-pressure cell according to a first embodiment; 101 51 83 6 - figure 2 shows a cross-section of a micro-pressure cell according to a second embodiment; figure 3 is a graph showing the built-up pressure as a function of time at a current of 20 mA; figure 4 is a graph showing the built-up pressure as a function of time at a current of 50 mA; figure 5 shows a graph of the required flow 10 to compensate for the return reaction (compensation flow) as a function of the pressure; figure 6 shows a cross-section of a further embodiment of a micro-pressure cell for testing chemical catalysts; and Figure 7 is a perspective view of an integrated circuit of micro-pressure cells.
Figuur 1 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een micro-drukcel met een van een kamer voorziene aluminium houder 1. Aan een uiteinde van de kamer is een druksensor 20 4 geschroefd, welke een roestvrije stalen huis en een aluminium basisplaat heeft. In de basisplaat is een tweetal platina elektroden 2 gelijmd (127 micrometer platina-draad, gelijmd in een gesmolten siliciumdioxide (fused silica) capillair). Een standaard 0-ring 5 is 25 toegepast als hoge-druk afdichting. De inhoud van de ontstane kamer is van de orde van grootte van enige milliliters of minder.Figure 1 shows an exemplary embodiment of a micro-pressure cell with a chambered aluminum holder 1. A pressure sensor 20 4 is screwed on one end of the chamber, which has a stainless steel housing and an aluminum base plate. Two platinum electrodes 2 are glued in the base plate (127 micrometre platinum wire, glued in a molten silica (fused silica) capillary). A standard O-ring 5 is used as a high-pressure seal. The volume of the chamber created is of the order of a few milliliters or less.
De elektroden 2 zijn via standaard door de houder 1 gevoerde spanningskabels aangesloten op een 30 stroombron 3. Na het vullen van de micro-drukcel met elektrolyt, zoals bijvoorbeeld water met toegevoegde zouten, en het inschroeven van de druksensor 4 wordt een elektrische stroom opgewekt en ontstaan door elektrolyse in de houder een aantal gassen, zoals bijvoorbeeld water-35 stofgas (H2) en zuurstofgas (02) .The electrodes 2 are connected via standard voltage cables passed through the holder 1 to a power source 3. After filling the micro-pressure cell with electrolyte, such as for instance water with added salts, and screwing in the pressure sensor 4, an electric current is generated and a number of gases are produced by electrolysis in the container, such as, for example, hydrogen gas (H2) and oxygen gas (02).
In figuur 2 is een alternatieve uitvoering van de micro-drukcel weergegeven. In een houder 6, die in kan zijn vervaardigd van plastic, in dit geval plexiglas, is 101 5183 7 een eerste kamer 7 en een tweede kamer 8 voorzien. Tussen de beide kamers 7 en 8 is een verbindingskanaal 9 voorzien dat zorgt voor een open verbinding tussen de kamers. In kamer 7 is een elektrode 10 en in kamer 8 een elektro-5 de 11 aangebracht. Beide elektroden zijn via standaard elektriciteitsdraden 14 verbonden met een stroombron 15, die op zijn beurt te besturen is met bijvoorbeeld een computer 16 of dergelijke. De kamers 7 en 8 zijn aan hun bovenzijde respectievelijk afgesloten met afsluitdoppen 10 12 en 13, waarin van afsluiters 20,21 voorziene afvoerkanalen 18 en 19 zijn voorzien. Stel bijvoorbeeld dat elektrode 10 fungeert als anode and elektrode 11 fungeert als kathode, dan wordt in kamer 7 en kamer 8 respectievelijk zuurstof (02) en waterstof (H2) gegenereerd. Beide 15 gassen kunnen in deze uitvoeringsvorm afzonderlijk afge-voerd worden. Het verbindingskanaal 9 heeft in het midden daarvan een aftakking naar een gestippeld weergegeven druksensor 17 die de in het verbindingskanaal 9 heersende druk kan meten.Figure 2 shows an alternative embodiment of the micro-pressure cell. In a holder 6, which can be made of plastic, in this case plexiglass, a first chamber 7 and a second chamber 8 are provided. A connecting channel 9 is provided between the two chambers 7 and 8, which ensures an open connection between the chambers. An electrode 10 is arranged in chamber 7 and an electrode 11 in chamber 8. Both electrodes are connected via standard electric wires 14 to a power source 15, which in turn can be controlled with, for example, a computer 16 or the like. The chambers 7 and 8 are respectively closed at their top with sealing caps 10 12 and 13, in which discharge channels 18 and 19 provided with valves 20, 21 are provided. For example, suppose that electrode 10 functions as an anode and electrode 11 functions as cathode, then chamber (7) and chamber 8 generate oxygen (02) and hydrogen (H2), respectively. Both gases can be discharged separately in this embodiment. The connecting channel 9 has in its center a branch to a dotted pressure sensor 17 which can measure the pressure prevailing in the connecting channel 9.
20 Figuur 3 toont de drukopbouw door de gevormde gassen bij de elektrolyse van een 100 mM KN03 waterige oplossing in een drukcel met een inhoud van 150 μΐ, bij een stroomsterkte van 20 mA. Toepassing van deze inerte elektrolyt resulteert in op zich bekende elektrolyse-25 reacties. In figuur 3 is weergegeven hoe de druk p (in bar) verloopt als functie van de tijd t (in seconden) nadat de stroombron 3 is ingeschakeld. Hieruit blijkt dat de druk bijna lineair met de tijd toeneemt wegens de constante produktie van gas. Reeds bij deze relatief lage 30 stroomsterkte neemt druk in de houder tamelijk snel toe. Na 900 seconden (markering A) is de stroom uitgeschakeld en daalt de druk door de terugreactie: de vorming van water uit waterstofgas en zuurstofgas.Figure 3 shows the pressure build-up by the gases formed during the electrolysis of a 100 mM KN03 aqueous solution in a pressure cell with a content of 150 μΐ, at a current of 20 mA. The use of this inert electrolyte results in electrolysis reactions known per se. Figure 3 shows how the pressure p (in bar) proceeds as a function of the time t (in seconds) after the power source 3 has been switched on. This shows that the pressure increases almost linearly with time due to the constant production of gas. Already at this relatively low amperage pressure in the container increases rather quickly. After 900 seconds (Mark A), the power is turned off and the pressure drops due to the back reaction: the formation of water from hydrogen gas and oxygen gas.
Figuur 4 toont de drukopbouw voor hetzelfde 35 systeem bij een stroomsterkte van 50 mA (markering C), waarbij telkens bij een 100 bar drukstijging (markeringen B , B2, ...) de stroomsterkte bepaald is die nodig is voor het constant houden van de druk. Deze "compensatiestroom" 1015183 8 is een maat voor de snelheid van de terugreactie. In de figuur is weergegeven dat de druk snel toeneemt, waarbij hoge drukwaarden van circa 1400 bar realiseerbaar zijn.Figure 4 shows the pressure build-up for the same system at a current of 50 mA (marking C), each time with a 100 bar pressure rise (marks B, B2, ...), the current required to keep the current constant is determined. pressure. This "compensation current" 1015183 8 is a measure of the rate of the reverse reaction. The figure shows that the pressure increases rapidly, whereby high pressure values of approximately 1400 bar can be realized.
In figuur 5 is voorts de "compensatiestroom" 5 uitgezet tegen de druk. Voor drukken boven 800 bar neemt de compensatiestroom exponentieel toe, hetgeen een indicatie is voor een drastische toename van de terugreactie onder hoge druk.In Figure 5, the "compensation flow" 5 is further plotted against the pressure. For pressures above 800 bar, the compensation flow increases exponentially, indicating a drastic increase in the high-pressure return reaction.
Figuur 6 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een 10 drukcel voor het testen van chemische katalysatoren. In een met doppen 28 afgesloten reactieruimte 22 wordt door elektrolyse door de platina elektrodes 2 waterstofgas onder hoge druk gegenereerd. In de drukcel vindt ook een gekatalyseerde hydrogeneringsactie van een verbinding 15 welke in de reactieruimte 22 is aangebracht onder invloed van katalysator 27 plaats. Uit de gemeten "compensatiestroom" bij een gegeven druk kan de reactiesnelheid van de betreffende hydrogeneringsactie worden herleid, en daarmee de werking (activiteit) van de gebruikte kataly-20 sator 27. Op deze wijze kan de katalysator worden geanalyseerd en getest.Figure 6 shows an exemplary embodiment of a pressure cell for testing chemical catalysts. In a reaction space 22 closed with caps 28, hydrogen gas under high pressure is generated by electrolysis by the platinum electrodes 2. In the pressure cell also a catalyzed hydrogenation action of a compound 15 which has been introduced into the reaction space 22 under the influence of catalyst 27 takes place. From the measured "compensation flow" at a given pressure, the reaction rate of the respective hydrogenation action can be derived, and thus the action (activity) of the catalyst 27 used. In this way, the catalyst can be analyzed and tested.
Naast het genereren van de eerder genoemde gassen zoals waterstof en zuurstof, is er tevens de mogelijkheid van elektrochemische in-situ generatie van 25 andere gassen zoals Cl2, F2, D2, C02,12 en Br2.In addition to generating the aforementioned gases such as hydrogen and oxygen, there is also the possibility of electrochemical in-situ generation of 25 other gases such as Cl2, F2, D2, CO2.12 and Br2.
Door de geringe afmetingen en bij toepassing van microtechnieken als dunne of dikke filmtechniek, abrasieve technieken, etstechnieken en lithografische technieken voor de vervaardiging, is het mogelijk grote 30 aantallen parallel werkende drukcellen te vervaardigen, waarmee grote series experimenten kunnen worden uitgevoerd in relatief korte tijd met gebruik van minimale hoeveelheden materiaal.Due to the small dimensions and when using micro techniques such as thin or thick film technique, abrasive techniques, etching techniques and lithographic techniques for the manufacture, it is possible to manufacture large numbers of parallel operating pressure cells, with which large series of experiments can be carried out in a relatively short time with use of minimal amounts of material.
In een niet-weergegeven voorkeursuitvoerings-35 vorm van de uitvinding is een groot aantal inrichtingen (zoals micro-drukcellen) alsmede de daarbij behorende elektrische verbindingen e.d., met behulp van bijvoorbeeld abrasieve technieken, etstechnieken, vacuümtechniek 101518 3 9 zoals sputteren of opdampen, al dan niet in combinatie met lithografische technieken, aangebracht op een enkel substraat in een geïntegreerde schakeling. Dit maakt het mogelijk micro-chemische verwerkingseenheden voor toepas-5 sing in HTE-systemen te vervaardigen, waarmee in een kort tijdsbestek een zeer groot aantal analyses kan worden uitgevoerd.In a preferred embodiment (not shown) a large number of devices (such as micro-pressure cells) as well as the associated electrical connections, etc., using, for example, abrasive techniques, etching techniques, vacuum technique such as sputtering or evaporation, are then not in combination with lithographic techniques applied to a single substrate in an integrated circuit. This makes it possible to manufacture micro-chemical processing units for use in HTE systems, with which a very large number of analyzes can be performed in a short period of time.
Verder noemen we nog als mogelijke toepassingen een chemische microreactor, en in het bijzonder een 10 microbrandstofcel, of een hoge druk micropomp.Furthermore, as possible applications we also mention a chemical microreactor, and in particular a micro fuel cell, or a high pressure micro pump.
Doordat in dit systeem beschikt kan worden over een hoge druk kunnen bepaalde reacties die normaliter worden uitgevoerd bij een redelijk hoge druk en bij een verhoogde temperatuur bij een lagere temperatuur of zelfs 15 bij kamertemperatuur uitgevoerd worden. Een voorbeeld van een dergelijke reactie is de hydrogenering van benzeen tot cyclohexaan. Deze reactie, die tot op heden wordt uitgevoerd met de "normale" middelen bij een verhoogde druk en een verhoogde temperatuur, kan volgens de cel 20 volgens de uitvinding bij kamertemperatuur worden uitgevoerd .Since a high pressure is available in this system, certain reactions which are normally carried out at a reasonably high pressure and at an elevated temperature at a lower temperature or even at room temperature can be carried out. An example of such a reaction is the hydrogenation of benzene to cyclohexane. This reaction, which has hitherto been carried out with the "normal" means at an elevated pressure and an elevated temperature, can be carried out according to the invention cell 20 at room temperature.
Hiernaast kan het gebruik van korte hoge druk pulsen een invloed hebben op de kinetiek van de reactie. Dit komt door verschillen in hoe de reactie tot stand 25 komt. Als de reactie tot stand komt door het botsen van twee of meer moleculen zal voornamelijk de diffusiesnel-heid van de moleculen van belang zijn voor de snelheid waarmee de reactie verloopt en niet een parameter zoals de druk op het reactiemengsel.In addition, the use of short high pressure pulses can influence the kinetics of the reaction. This is due to differences in how the reaction comes about. If the reaction is effected by colliding two or more molecules, the diffusion rate of the molecules will mainly be important for the speed at which the reaction proceeds and not a parameter such as the pressure on the reaction mixture.
30 Als de reactie unimoleculair is (zoals bij een omlegging) dan is de hoeveelheid energie die het molecuul door het systeem toegeleverd krijgt van belang voor de snelheid waarmee de reactie verloopt. Dit is afhankelijk van de druk op het reactiemengsel.If the reaction is unimolecular (as in a rearrangement) then the amount of energy that the molecule is supplied by the system is important for the speed at which the reaction proceeds. This depends on the pressure on the reaction mixture.
35 Als in een reactiemengsel beide bovengenoemde reacties kunnen optreden, dan zal door een drukpuls de unimoleculaire reactie bevoordeeld worden. Aldus kan de specificiteit van de reactie beïnvloed worden.If both reactions mentioned above can occur in a reaction mixture, the unimolecular reaction will be favored by a pressure pulse. Thus, the specificity of the reaction can be influenced.
1015183 101015183 10
Om meer reacties uit te kunnen voeren kunnen een aantal extra "middelen" worden toegepast die invloed hebben op de reactieomstandigheden. Deze middelen hebben tot doel om de moleculen net de extra energie te geven 5 die ze nodig hebben om te reageren. Ook kunnen met deze methoden de moleculen zo beïnvloed worden dat deze reactie specifieker verloopt. Een reactie waarbij bijvoorbeeld twee stereoisomeren gevormd kunnen, verloopt dan zodanig dat er meer van de ene stereoisomeer wordt ge-10 vormd dan van de andere. Er treedt dus de vorming op van een zogeheten enantiomere overmaat bij de reactie.In order to carry out more reactions, a number of additional "agents" can be used that affect the reaction conditions. These agents aim to give the molecules just the extra energy they need to react. These methods can also influence the molecules in such a way that this reaction proceeds more specifically. For example, a reaction in which two stereoisomers can be formed proceeds such that more of one stereoisomer is formed than of the other. Thus, a so-called enantiomeric excess occurs in the reaction.
Deze middelen kunnen zijn: - verwarmingsmiddelen voor verhoging van de temperatuur in de houder, bij voorkeur door het in de cel 15 integreren van een verwarmingselement in de vorm van een elektrische weerstand. Deze weerstand kan simpel uitge-voerd worden in dunne filmtechnologie door het aanbrengen van een metaalfilm. Door stroom door deze metaalfilm te laten lopen, wordt deze warm en verwarmt hiermee zijn 20 omgeving. De verwarmingsmiddelen kunnen zijn aangebracht langs de wanden van de kamer opdat de inhoud van de kamer van buitenaf verwarmd wordt, doch tevens langs een elektrode of katalystor op de inhoud van de kamer vanuit die zijnde wordt verwarmd.These means can be: heating means for increasing the temperature in the container, preferably by integrating a heating element in the form of an electrical resistance in the cell 15. This resistance can be easily implemented in thin film technology by applying a metal film. By passing current through this metal film, it becomes warm and thereby heats its environment. The heating means may be arranged along the walls of the chamber so that the contents of the chamber are heated from the outside, but also along an electrode or catalyst on the contents of the chamber from which it is heated.
25 - middelen voor het aanleggen van een elek trisch veld over het reactiemengsel. Dit kan gedaan worden door parallel aan de kamer waarin de reactie plaatsvindt twee metalen platen aan te brengen die fungeren als condensatorplaten waarover een spanning gezet kan 30 worden. Door het aanbrengen van een spanning (enkele tientallen tot duizenden volts) ontstaat er een elektrisch veld over het reactiemengsel hetgeen een verandering in de moleculen in het reactiemengsel veroorzaakt. Dit kan een verandering in de oriëntatie van de atomen in 35 de moleculen teweeg brengen waardoor bepaalde reacties beter zullen verlopen dan andere reacties. Hierbij moet gedacht worden aan stereochemische reacties waarbij de ene stereoisomeer meer gevormd zal worden dan de andere.25 - means for applying an electric field over the reaction mixture. This can be done by arranging two metal plates parallel to the chamber in which the reaction takes place, which function as capacitor plates over which a voltage can be applied. Applying a voltage (a few tens to thousands of volts) creates an electric field over the reaction mixture, which causes a change in the molecules in the reaction mixture. This can cause a change in the orientation of the atoms in the molecules, so that certain reactions will run better than other reactions. This includes stereochemical reactions in which one stereoisomer will be formed more than the other.
101 51 83 11101 51 83 11
Het elektrisch veld kan zowel continu zijn (veroorzaakt door een DC spanning) als wisselend (veroorzaakt door een wisselende spanning over de condensatorplaten).The electric field can be continuous (caused by a DC voltage) or alternating (caused by an alternating voltage across the capacitor plates).
- middelen voor het aanleggen van een magne- 5 tisch veld over het reactiemengsel. Dit kan gedaan worden door een spoel om het reactiemengsel te maken waarover een gelijkspanning of een wisselspanning wordt gezet. Ook in dit geval kunnen zowel continue velden als wisselende velden gebruikt worden.- means for applying a magnetic field over the reaction mixture. This can be done through a coil to make the reaction mixture over which a DC voltage or AC voltage is applied. Also in this case, both continuous fields and alternating fields can be used.
10 - middelen voor het bestralen van het reactie mengsel met optische of elektromagnetische straling, in het bijzonder straling uit het diep infrarode spectrum tot in het gammagebied. Een ander doel van het bestralen kan zijn om een fotospectrum op te nemen van het reactie-15 mengsel om te zien welke reactieproducten er gevormd worden.- means for irradiating the reaction mixture with optical or electromagnetic radiation, in particular radiation from the deep infrared spectrum into the gamma region. Another purpose of the irradiation may be to record a photo spectrum of the reaction mixture to see which reaction products are formed.
- middelen voor het aan de inhoud van de houder leveren van akoestische energie, bijvoorbeeld ultrasone energie.- means for supplying acoustic energy, for example ultrasonic energy, to the contents of the container.
20 Daarnaast kunnen katalysatoren aan het reac tiemengsel worden toegevoegd om te zien welke reactiepro-ducten er gevormd worden of om een bepaalde reactie "katalytisch" te laten verlopen.In addition, catalysts can be added to the reaction mixture to see which reaction products are being formed or to allow a given reaction to proceed "catalytically".
Het toepassen van middelen voor het inbrengen 25 van hoog-energetische electronen in de reactiekamer kan het reageren van bestanddelen van het reactiemengsel naar wens beïnvloeden.The use of means for introducing high-energy electrons into the reaction chamber can influence the reaction of components of the reaction mixture as desired.
Een voorbeeld van een reactie die belangrijke voordelen heeft indien uitgevoerd bij hoge druk is de 30 Diels-Alder reactie van butadieen met di-(R)-menthyl fumaraat. Deze reactie geeft twee mogelijke stereoisome-ren. Als de reactie bij hoge druk wordt uitgevoerd, ontstaat er 10 maal zoveel van de S-isomeer als wanneer de reactie wordt uitgevoerd bij één atmosfeer. Bovendien 35 treden door de snelle drukopbouw in de onderhavige druk-cel voorkeursreacties op, waarbij andere, minder bevoor-keurde reacties tegengegaan worden of zelfs achterwege blijven.An example of a reaction which has significant advantages when performed at high pressure is the Diels-Alder reaction of butadiene with di- (R) -menthyl fumarate. This reaction gives two possible stereoisomers. When the reaction is run at high pressure, 10 times as much of the S isomer is produced as when the reaction is run under one atmosphere. Moreover, due to the rapid build-up of pressure in the present pressure cell, preferred reactions occur, whereby other, less preferred reactions are counteracted or even omitted.
1015183 121015183 12
Voorts is in figuur 7 een schematisch aanzicht in perspectief weergegeven van een geïntegreerde schakeling waarop een aantal micro-druksensoren is aangebracht. De schakeling omvat een substraat 29 waarop een vijftien-5 tal micro-drukcellen zijn aangebracht. Elke micro-drukcel omvat een eerste kamer 30, een tweede kamer 31 en een verbindingskanaal 32. Met behulp van een regeleenheid 33 worden vloeistof- en elektriciteitsleidingen 34 aangestuurd die met elk van de drukcellen zijn verbonden 10 (slechts schematisch in de figuur aangegeven). De spanningswaarden die zijn benodigd voor het bedienen van de micro-drukcellen kunnen in de orde van grootte van de spanningswaarden voor bediening van op het substraat aangebrachte (niet-weergegeven) elektronische schakelin-15 gen, zoals transistoren, diodes, weerstanden, etc. ingesteld worden. Hiermee is een hybride chip tot stand gebracht, waarin een integratie van elektronische schakelingen en micro-drukcellen op een substraat gerealiseerd is.Furthermore, figure 7 shows a schematic perspective view of an integrated circuit on which a number of micro-pressure sensors are arranged. The circuit comprises a substrate 29 on which fifteen to five micro-pressure cells are arranged. Each micro-pressure cell comprises a first chamber 30, a second chamber 31 and a connecting channel 32. By means of a control unit 33, liquid and electricity lines 34 are connected which are connected to each of the pressure cells (shown only schematically in the figure). The voltage values required to operate the micro pressure cells can be in the order of magnitude of the voltage values for operating electronic switches (not shown) applied to the substrate, such as transistors, diodes, resistors, etc. turn into. This has created a hybrid chip, in which an integration of electronic circuits and micro-pressure cells on a substrate has been realized.
20 De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de beschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan; de gevraagde rechten worden bepaald door de conclusies binnen het bereik waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn.The present invention is not limited to the described preferred embodiments thereof; the requested rights are determined by the claims within the scope of which many modifications are conceivable.
101 51 83101 51 83
Claims (24)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1015183A NL1015183C2 (en) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | Method and device for the electrochemical generation of one or more gases. |
AU2001256868A AU2001256868A1 (en) | 2000-05-12 | 2001-05-14 | Device and method for electrochemically generating one or more gases |
EP01930327A EP1280599A1 (en) | 2000-05-12 | 2001-05-14 | Device and method for electrochemically generating one or more gases |
CA002408240A CA2408240A1 (en) | 2000-05-12 | 2001-05-14 | Device and method for electrochemically generating one or more gases |
US10/276,007 US20030168349A1 (en) | 2000-05-12 | 2001-05-14 | Device and method for electrochemically generating one or more gases |
PCT/NL2001/000364 WO2001085328A1 (en) | 2000-05-12 | 2001-05-14 | Device and method for electrochemically generating one or more gases |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1015183A NL1015183C2 (en) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | Method and device for the electrochemical generation of one or more gases. |
NL1015183 | 2000-05-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL1015183C2 true NL1015183C2 (en) | 2001-11-13 |
Family
ID=19771368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL1015183A NL1015183C2 (en) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | Method and device for the electrochemical generation of one or more gases. |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20030168349A1 (en) |
EP (1) | EP1280599A1 (en) |
AU (1) | AU2001256868A1 (en) |
CA (1) | CA2408240A1 (en) |
NL (1) | NL1015183C2 (en) |
WO (1) | WO2001085328A1 (en) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2411891A1 (en) * | 2000-06-08 | 2001-12-13 | 1428388 Ontario Limited | Spatially addressable electrolysis platform and methods of use |
US6814852B2 (en) * | 2002-07-15 | 2004-11-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Generation of gas in a lab-on-a-chip environment |
DE102004030524A1 (en) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Siemens Ag | Reactor array for testing reactions in a reactant has a surface with different reaction parameters and a support plate with a contact side for the surface with reaction spaces for reactors |
DE102005051637A1 (en) * | 2005-10-26 | 2007-05-03 | Atotech Deutschland Gmbh | Reactor system with a microstructured reactor and method for carrying out a chemical reaction in such a reactor |
US20100037943A1 (en) * | 2008-08-14 | 2010-02-18 | Sater Bernard L | Vertical multijunction cell with textured surface |
US8293079B2 (en) * | 2008-08-28 | 2012-10-23 | Mh Solar Co., Ltd. | Electrolysis via vertical multi-junction photovoltaic cell |
US20100037937A1 (en) * | 2008-08-15 | 2010-02-18 | Sater Bernard L | Photovoltaic cell with patterned contacts |
US20120097550A1 (en) * | 2010-10-21 | 2012-04-26 | Lockhart Michael D | Methods for enhancing water electrolysis |
LU92920B1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-07-13 | Luxembourg Inst Science & Tech List | Electrochemical reactor to control the pH in miniaturized dimensions |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2500270A1 (en) * | 1975-01-04 | 1976-07-08 | Bayer Ag | Determination of gas consumption in catalytic reactions - for assessment of catalyst contact activity and selectivity involves production of hydrogen by electrolysis |
US4731168A (en) * | 1986-02-18 | 1988-03-15 | The Dow Chemical Company | Electrogenerative cell for the oxidation or halogenation of hydrocarbons |
US5593552A (en) * | 1993-05-07 | 1997-01-14 | Ceramatec, Inc. | Device for electrochemical generation of gas |
WO1999007641A1 (en) * | 1997-08-11 | 1999-02-18 | Ebara Corporation | Hydrothermal electolysis method and apparatus |
DE19809477A1 (en) * | 1998-03-06 | 1999-09-16 | Schueth Ferdi | Catalyst test unit |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US736868A (en) * | 1902-04-22 | 1903-08-18 | Arthur Coppell | Process of decomposing water by electrolysis. |
US4011149A (en) * | 1975-11-17 | 1977-03-08 | Allied Chemical Corporation | Photoelectrolysis of water by solar radiation |
JPS52104468A (en) * | 1976-02-28 | 1977-09-01 | Shigeta Hasebe | Liquid decomposition apparatus |
CA1074257A (en) * | 1976-04-01 | 1980-03-25 | Gow Enterprises Limited | Electrolytic system and novel electrolytic cells and reactors therefor |
US4203813A (en) * | 1978-11-01 | 1980-05-20 | United Technologies Corporation | Method for producing HBr |
JPS57131376A (en) * | 1981-02-06 | 1982-08-14 | Japan Atom Energy Res Inst | Electrolyzing method for water |
US4651120A (en) * | 1985-09-09 | 1987-03-17 | Honeywell Inc. | Piezoresistive pressure sensor |
US5219671A (en) * | 1985-12-04 | 1993-06-15 | Solar Reactor Technologies, Inc. | Hydrogen generation and utility load leveling system and the method therefor |
JP2830733B2 (en) * | 1994-03-25 | 1998-12-02 | 日本電気株式会社 | Electrolytic water generation method and electrolysis water generation mechanism |
JP3220607B2 (en) * | 1995-01-18 | 2001-10-22 | 三菱商事株式会社 | Hydrogen / oxygen gas generator |
US5925232A (en) * | 1995-12-06 | 1999-07-20 | Electron Tranfer Technologies | Method and apparatus for constant composition delivery of hydride gases for semiconductor processing |
US6187164B1 (en) * | 1997-09-30 | 2001-02-13 | Symyx Technologies, Inc. | Method for creating and testing a combinatorial array employing individually addressable electrodes |
US6468410B1 (en) * | 1999-06-14 | 2002-10-22 | Eveready Battery Company, Inc. | Method for synthesis and characterization of electrode materials |
US6278089B1 (en) * | 1999-11-02 | 2001-08-21 | Applied Materials, Inc. | Heater for use in substrate processing |
-
2000
- 2000-05-12 NL NL1015183A patent/NL1015183C2/en not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-05-14 CA CA002408240A patent/CA2408240A1/en not_active Abandoned
- 2001-05-14 EP EP01930327A patent/EP1280599A1/en not_active Withdrawn
- 2001-05-14 AU AU2001256868A patent/AU2001256868A1/en not_active Abandoned
- 2001-05-14 WO PCT/NL2001/000364 patent/WO2001085328A1/en not_active Application Discontinuation
- 2001-05-14 US US10/276,007 patent/US20030168349A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2500270A1 (en) * | 1975-01-04 | 1976-07-08 | Bayer Ag | Determination of gas consumption in catalytic reactions - for assessment of catalyst contact activity and selectivity involves production of hydrogen by electrolysis |
US4731168A (en) * | 1986-02-18 | 1988-03-15 | The Dow Chemical Company | Electrogenerative cell for the oxidation or halogenation of hydrocarbons |
US5593552A (en) * | 1993-05-07 | 1997-01-14 | Ceramatec, Inc. | Device for electrochemical generation of gas |
WO1999007641A1 (en) * | 1997-08-11 | 1999-02-18 | Ebara Corporation | Hydrothermal electolysis method and apparatus |
EP1008557A1 (en) * | 1997-08-11 | 2000-06-14 | Ebara Corporation | Hydrothermal electolysis method and apparatus |
DE19809477A1 (en) * | 1998-03-06 | 1999-09-16 | Schueth Ferdi | Catalyst test unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2408240A1 (en) | 2001-11-15 |
EP1280599A1 (en) | 2003-02-05 |
AU2001256868A1 (en) | 2001-11-20 |
US20030168349A1 (en) | 2003-09-11 |
WO2001085328A1 (en) | 2001-11-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NL1015183C2 (en) | Method and device for the electrochemical generation of one or more gases. | |
JP2853745B2 (en) | Light detection electrophoresis device | |
CN107530673B (en) | Printed electrode | |
CA2336896A1 (en) | Electrochemiluminescence cell with floating reaction electrodes | |
JP2007531886A (en) | Analytical array with heatable electrodes and method for chemical and biochemical analysis | |
McDuffie et al. | Twin-Electrode Thin-Layer Electrochemistry. Determination of Chemical Reaction Rates by Decay of Steady-State Current. | |
GB2426592A (en) | Measurement of gas concentration by a pellistor having a single pulse applied to it | |
Nakatani et al. | Electrochemistry and fluorescence spectroscopy of a single, laser-trapped oil droplet in water: mass transfer across microdroplet-water interface | |
JP3062254B2 (en) | Ionic substance detector | |
CN102604827A (en) | System and method for detecting polymerase chain reaction (PCR) process through non-contact conductivity method in rear time | |
JP2008249734A (en) | Capillary array assembly and capillary electrophoretic apparatus | |
Bishop et al. | Electroanalytical studies of phenothiazine neuroleptics at gold and platinum electrodes | |
EP1211325B1 (en) | Electrophoresis apparatus and cartridge for detecting biopolymers | |
KR920007197B1 (en) | Method and apparatus for measuring thermal diffusivity by ac joule-heating | |
La Clair | An atmospherically driven optical switch | |
EP0564273B1 (en) | Method and apparatus for effecting reaction of particles | |
CN109154598A (en) | For studying method, system and the composition of the solvent accessibility and three-dimensional structure of biomolecule | |
US3947124A (en) | Analytical spectroelectrochemistry | |
EP1811299A1 (en) | Bioassay equipment and bioassay method | |
Balakrishnan | Acidity control in miniaturized volumes: Engineered microreactors for high throughput chemical reactions | |
WO2005083448A1 (en) | Substrate for microarray of biomolecule, hybridization device, and hybridization method | |
Chang et al. | In situ coupling between electrochemistry and mass spectrometry—a literature review | |
Caldwell et al. | Flowmeter based on measurement of streaming potentials | |
US7088106B2 (en) | Device and method for the measurement of gas permeability through membranes | |
JP2840586B2 (en) | Light detection electrophoresis device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD2B | A search report has been drawn up | ||
SD | Assignments of patents |
Owner name: AVANTIUM INTERNATIONAL B.V. |
|
VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20041201 |