توليد النيتروجين باستخدام تقنية الأغشية

تعتمد مولدات النيتروجين الغشائية على مبدأ عمل بسيط. ويتمثل الجزء الرئيسي من المولد الغشائي في وحدة الغشاء (يبلغ قطرها +- 10 سم)، المليئة بألياف البوليمر المجوفة والدقيقة. أولاً، يدخل الهواء المضغوط الجاف والنظيف وبسبب بنية أجزاء هذه الألياف، يتدفق الهواء نحو الجزء الخارجي من الألياف. وتسمى هذه العملية بعملية النفاذ. وخلال هذه العملية يخرج الماء والأكسجين وبعض الأرجون عبر جوانب غشاء الألياف. وفي النهاية، لن يبقى غير النيتروجين. وهذا أمر محتمل نظرًا إلى أن الجزيئات المختلفة تتسم بنفاذ ذي سرعات مختلفة. حيث سينفذ الماء بسرعة كبيرة ويستغرق الأكسجين وقتًا أطول بقليل. كما ينفذ الأرجون والنيتروجين بسرعة بطيئة نسبيًا، مما يعني أنهما سيظلان في الألياف لفترة طويلة بعد خروج الماء والأكسجين (سينفذ بعض الأرجون أيضًا، غير أنه سيكون من غير الفعال إزالته تمامًا من تدفق الهواء). تعرف على المزيد عن نقاء النيتروجين هنا. سيحدث ضغط زائد داخل مبيت الغشاء بسبب النفاذ عبر الجدار الليفي. كما ستتعرض الألياف للانسداد وتنخفض كفاءة النفاذية بدرجة كبيرة. ولتجنب حدوث ذلك، توجد فتحة في المبيت وهي فتحة تنفيس؛ حيث يتم تصريف غازات "العادم" هذه (بما في ذلك مياه الماء والأكسجين والأرجون).

من المهم جدًا أن يكون هواء السحب نظيفًا وجافًا قبل دخوله إلى الغشاء. وإذا لم يكن كذلك، فستنسد الألياف السطحية بسرعة. ولتجنب حدوث ذلك، يجب إخضاع هواء التغذية لمعالجة هواء صحيحة. وذلك لأنه في بعض الحالات ستكون المرشحات والمجففات اللازمة مدمجة في المولد نفسه. وهذا يعني أنه في بعض الحالات، لا ينبغي تركيب مرشحات إضافية بين الضاغط والمولّد. يمكن لألياف الغشاء معالجة بخار الماء دون حدوث الكثير من المشاكل. غير أنه من المهم للغاية ألا يحتوي الهواء على ماء سائل، لأن هذا له تأثير ضار على الغشاء. ومن ثمَّ، من الضروري أن يوضع محلول فصل ماء جيد في مكان مضاد لاتجاه حركة المياه في المولّد، مثل مجفف المُبرّد. سيؤدي الاعتناء بهواء السحب في المولد إلى حماية الغشاء وضمان فترة استخدام أطول له. يرجى إلقاء نظرة على التركيب النموذجي أدناه.

نظرًا إلى أن عامل الهواء أقل عمومًا في المولدات التي تعمل بتقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA)، وهو ما يؤدي إلى انخفاض تكاليف التشغيل، فمن المحتمل أن ترى أن الاختيار بين الخيارين يُعد أمرًا محسومًا. ومع ذلك توجد بعض المزايا الملحوظة لاستخدام المولد الغشائي. ويتمثل الاختيار الأول في مبدأ العمل البسيط للمولدات الغشائية، حيث يؤثر هذا على تكاليف الصيانة وينتج عنه تقليص مساحة التركيب. كما أن هذه المولدات تبدأ التشغيل بشكل أسرع فضلاً عن إنها أكثر هدوءًا من المولدات التي تعمل بتقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) والتي عادةً ما يجب أن تتكيف مع ضوضاء التصريف التي تُحدثها في نهاية كل دورة تشغيل. وهذه الميزة الأخيرة تجعل مولد النيتروجين الغشائي أكثر ملاءمة للأماكن التي يعمل بها الكثير من الأشخاص. عند تحديد النوع الصحيح للمولّد، من المنطقي الاختيار على ضوء الاستعمال الذي سيُستخدم له، مع مراعاة حزمة المزايا (والعيوب).