Gasflow in microreactor te volgen

Handig gebruik van para-waterstof kan gasvormige organische moleculen in een microreactor dusdanig polariseren dat ze met een MRI-scan zichtbaar zijn te maken. Dat maakt het mogelijk om te bestuderen wat er precies gebeurt in een katalysatorbed, zo meldt de groep van Alexander Pines (UC Berkeley) in Science.

Para-waterstof is H₂ waarin beide protonen een tegengestelde spin vertonen. Bij kamertemperatuur bestaat waterstof voor ongeveer 25 procent uit de para-vorm; de rest is ortho-waterstof met protonen die dezelfde kant op spinnen. Beide vormen gaan slechts moeizaam in elkaar over, en het is mogelijk om het para-waterstofgehalte te verhogen.

Gebruik je zulk gas vervolgens om organische moleculen te hydrogeneren, dan worden die ook ‘hypergepolariseerd’. Het gevolg is dat ze een veel sterker MRI-signaal afgeven dan gebruikelijk.

Pines en zijn collega’s hebben dit gedemonstreerd met een mengsel van waterstof (40 procent para) en propeen, dat ze over een heterogene katalysator lieten stromen. Het resulterende, hypergepolariseerde propaan leverde een MRI-signaal op met een 300 maal hogere signaal/ruisverhouding dan het propeen.

De onderzoekers willen deze techniek gebruiken om verschillende katalysatormaterialen onderling te vergelijken. In een microreactor kan dat veel sneller en goedkoper dan wanneer je een grotere reactor met conventionele sensoren moet gebruiken.

bron: Lawrence Berkeley National Laboratory