Was ist ein Mikroreaktor?

Ein Mikroreaktor ist ein sehr kleines Gerät, bei dem chemische Reaktionen stattfinden können.Typischerweise misst es weniger als 2,54 cm Länge und Breite und möglicherweise weniger als ein sechzehntes Zentimeter 1,56 mm Dicke, obwohl die Abmessungen variieren.Es wird normalerweise Eingangs- und Ausgangsrohre mit winzigen Kanälen oder Kammern im Inneren haben, in denen die Reaktionen stattfinden.Normalerweise sind die Reaktanten und das Produkt Flüssigkeiten Mdash;Flüssigkeiten oder Gase mdash;Dies kann mit winzigen Pumpen oder Elektro-Osmose eingeführt werden.Ab 2011 werden Mikroreaktoren nur für experimentelle und Prototypierungszwecke verwendet. Es besteht jedoch die wirkliche Aussicht, sie in großer Zahl für die Massenproduktion nützlicher Chemikalien zu verwenden.

Das Gerät wird normalerweise durch einstehe winzige Kanäle auf ein geeignetes Material in konstruiertEin ähnlicher Weg zur Herstellung integrierter Schaltungen.Sie können aus Siliziumwafern, Glas, Metall oder Keramikmaterial hergestellt werden.Die Kanäle können nicht breiter sein als ein menschliches Haar.Die Ätzen kann durch Laser, elektrische Entladung oder chemische Mittel durchgeführt werden.Oft besteht der Mikroreaktor aus zwei zusammengeätzten Platten zusammen.Das Verhältnis mit hohem Oberflächenbereich zu Volumen ermöglicht es den Reaktionen, schneller und häufig bei einer niedrigeren Temperatur zu verlaufen, als bei größeren Maßstäben möglich ist.Hoche exotherme Reaktionen, die normalerweise potenziell gefährlich oder schädlich für die Ausrüstung sind, können sicher durchgeführt werden.Jede erzeugte Wärme löst sich aufgrund der viel kleineren Volumina von Reaktanten schnell ab.Ein Versagen in einem Teil einer traditionellen Chemieanlage könnte zur Freisetzung großer Mengen gefährlicher Chemikalien oder zur vollständigen Einstellung der Produktion führen.Im Gegensatz dazu würde eine Pflanze, die aus einer großen Reihe von Mikroreaktoren besteht, durch das Versagen eines Teils nicht signifikant beeinflusst.

Normalerweise arbeiten Mikroreaktoren mit einem kontinuierlichen Fluss von Reaktanten.Obwohl die Ausgangsrate eines einzelnen Mikroreaktors offensichtlich sehr klein ist, kann sie dennoch als winzige Fabrik angesehen werden.Es besteht das Potenzial, eine sehr große Anzahl von Massenproduzenten miteinander zu verwenden, um Produkte in wirtschaftlich lebensfähigem Maßstab bereitzustellen, und eine Reihe von Möglichkeiten werden untersucht.

Die Verwendung von Mikroreaktoren in der organischen Synthese ist ein vielversprechender Bereich.Sie bieten eine schnelle Mischung von Reaktanten, schnelle Reaktionszeiten, erhöhte Erträge und sicheres Umgang mit giftigen und explosiven Verbindungen.Die Skalierung vom Labor zur industriellen Produktion beinhaltet keine Änderungen zu den Verfahren, um optimale Erträge Mdash zu erzielen.Es wäre einfach eine Frage, mehr Mikroreaktoreinheiten hinzuzufügen.

Eine weitere potenzielle kommerzielle Verwendung ist die Produktion von Biodiesel, eine Alternative zu fossilen Brennstoffen.Aktuelle Produktionsmethoden erfordern die wichtigsten Rohstoffe, Gemüseöl und Methanol, die mit einem Katalysator gemischt und mehrere Stunden lang gelassen werden, um die Reaktion abzuschließen.In einem Biodieselmikroreaktor ist die Reaktion nahezu unmittelbar und die Skalierung des Prozesses, um nützliche Mengen zu erzeugenGroße Produktion von Chemikalien unter Verwendung von Mikroreaktoren.Einer davon ist der Wandeffekt: Reaktanten und Produkte neigen dazu, an den Wänden der Reaktionskammer festzuhalten.Dies ist im Allgemeinen unbedeutend für die traditionelle chemische Herstellung mit großen Reaktionsgefäßen, aber im Mikromaßstab kann ein erheblicher Anteil der potenziellen Ausbeute verloren gehen.Ein weiteres Problem ist, dass es schwierig ist, Reaktionen mit Festkörpern, entweder als Reaktanten oder als Produkte, in einem Mikroreaktor durchzuführen, wenn sie dazu neigen, die Kanäle zu verstopfen.