Hvad er en mikroreaktor?
En mikroreaktor er en meget lille enhed, hvor kemiske reaktioner kan finde sted.Typisk måler det mindre end tomme (2,54 cm) i længde og bredde og måske mindre end en sekstende af en tomme (1,56 mm) i tykkelse, skønt dimensioner varierer.Det vil normalt have input- og udgangsrør med små kanaler eller kamre inde, hvor reaktionerne finder sted.Normalt er reaktanterne og produktet væsker mdash;væsker eller gasser mdash;som kan introduceres ved hjælp af små pumper eller elektro-osmose.Fra 2011 bruges mikroreaktorer kun til eksperimentelle og prototypeformål, men der er et reelt udsigt til at anvende dem i stort antal til masseproduktion af nyttige kemikalier.
Enheden er normalt konstrueret ved at ætsle små kanaler på et passende materiale iEn lignende måde som fremstilling af integrerede kredsløb.De kan fremstilles af siliciumskiver, glas, metal eller keramiske materialer.Kanalerne er muligvis ikke bredere end et menneskehår.Ætsning kan udføres af laser, elektrisk udladning eller med kemiske midler.Ofte er mikroreaktoren lavet af to ætsede plader, der er klemt sammen.
Mikroreaktorer tilbyder nogle betydelige fordele i forhold til mere traditionelle, større skala midler til at udføre kemiske reaktioner.Det høje forhold mellem overfladeareal og volumen gør det muligt for reaktioner at fortsætte hurtigere og ofte ved en lavere temperatur, end det er muligt i større skalaer.Meget eksotermiske reaktioner, der normalt ville være potentielt farlige eller ødelæggende for udstyr, kan udføres sikkert;Enhver genereret varme spredes hurtigt på grund af de meget mindre mængder reaktanter.En fiasko i en del af et traditionelt kemisk anlæg kan resultere i frigivelse af store mængder farlige kemikalier eller lukker produktionen helt ned.I modsætning hertil ville en plante bestående af en stor række mikroreaktorer ikke blive påvirket signifikant af svigt i en del.
Normalt fungerer mikroreaktorer med en kontinuerlig strøm af reaktanter.Selvom outputhastigheden fra en individuel mikroreaktor åbenlyst er meget lille, kan den ikke desto mindre betragtes som en lille fabrik.Der er potentialet til at anvende et meget stort antal masseproducerede mikroreaktorer, der er stablet sammen for at tilvejebringe produkter i en økonomisk levedygtig skala, og en række muligheder er under undersøgelse.
Brug af mikroreaktorer i organisk syntese er et meget lovende område.De tilbyder hurtig blanding af reaktanter, hurtige reaktionstider, øget udbytte og sikker håndtering af giftige og eksplosive forbindelser.Opskaleringen fra produktion af laboratorium til industrielt niveau involverer ikke nogen ændring af procedurerne for at opnå optimale udbytter mdash;Det ville simpelthen være et spørgsmål om at tilføje flere mikroreaktorenheder.
En anden potentiel kommerciel brug er i produktionen af Biodiesel, et alternativ til fossile brændstoffer.Aktuelle produktionsmetoder kræver, at de vigtigste råvarer, vegetabilske olie og methanol blandes med en katalysator og er tilbage i flere timer for at afslutte reaktionen.I en biodieselmikroreaktor er reaktionen næsten øjeblikkelig, og igen, at skalere processen op for at producere nyttige mængder ville simpelthen involvere at kombinere et stort antal mikroreaktorer.
Der er dog en række problemer, der skal overvindes for at opnå økonomiskStorskala produktion af kemikalier ved hjælp af mikroreaktorer.En af disse er vægeffekten: reaktanter og produkter har en tendens til at klæbe fast på væggene i reaktionskammeret.Dette er generelt ubetydeligt til traditionel kemisk fremstilling ved hjælp af store reaktionsbeholdere, men i mikroskalaen kan en betydelig del af det potentielle udbytte gå tabt.Et andet problem er, at det er vanskeligt at udføre reaktioner, der involverer faste stoffer, enten som reaktanter eller som produkter, i en mikroreaktor, da de har en tendens til at tilstoppe kanalerne.