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CATLAB-PCS 催化微反應器與質譜分析系統
CATLAB-PCS－催化微反應器與質譜分析系統
整合微反應器、氣體控制、溫度程式與即時四極桿質譜的完整催化研究平台
Hiden CATLAB-PCS 是專為催化劑表徵、催化劑篩選、Reaction Testing、Kinetic 與 Thermodynamic Measurement設計的整合式 Microreactor / Mass Spectrometer System。
系統將 Gas Handling、Catalyst Microreactor、Temperature Programming、Pulse Injection 與 Real-Time Quadrupole Mass Spectrometry 整合於單一平台，可同步觀察反應條件、催化劑床層溫度與氣體組成變化。
CATLAB-PCS 系統概述
由單一系統整合 Microreactor、Mass Spectrometer、Gas Handling 與 Software Control。
CATLAB-PCS 是一套高度整合的 Modular Catalysis System，透過完整 Hardware / Software Integration，將催化反應條件控制與 Mass Spectrometry Data Acquisition 整合於同一實驗工作流程。
系統使用 Low Thermal Mass Furnace 搭配 Integrated Air Cooling，可快速執行 Temperature Programmed Experiments。Heating Rate 可設定於 1–20 °C/min，最高反應溫度可達 1000 °C。
反應器配置 In-Bed Type-K Thermocouple，可直接量測 Catalyst Bed Temperature，原廠資料指出可提供約 1°C 以內的直接樣品溫度量測精度，使催化反應研究能取得更接近實際 Catalyst Condition 的溫度資訊。
CATLAB-PCS 搭配 Dedicated Quadrupole Mass Spectrometer，可即時分析多種 Gas Species，並與 Mass Flow Controllers、Furnace、Switching Valves 與 Pulse Injection 同步控制。
低熱質量催化微反應器
快速溫度控制、主動空氣冷卻與床層直接測溫，適合 Temperature Programmed Catalysis。
最高 1000 °C 催化反應研究
CATLAB Microreactor 可依預設 Temperature Program 自動執行升溫、保溫與催化反應測試，最高反應溫度可達 1000 °C。
Low Thermal Mass Furnace 有利於快速 Temperature Response，而 Integrated Air Cooling 則能提高溫度循環效率，縮短不同 Experiment 之間的冷卻與準備時間。
搭配 In-Bed Type-K Thermocouple，可直接取得 Catalyst Bed 的實際溫度，因此特別適合 TPD、TPR、TPO、TPRx 與其他 Temperature Programmed Experiments。
Interchangeable Catalyst Cartridge
快速更換催化劑樣品，提高 Catalyst Screening 與多組材料比較效率。
CATLAB 採用 Hiden 專用 Interchangeable Catalyst Cartridge System，可快速更換不同 Catalyst Samples，簡化 Catalyst Loading 與 Reactor Preparation。
對於需要比較不同 Catalyst Formulation、Loading、Pretreatment、Reaction Gas 或 Temperature Condition 的研究，可降低重複裝填與系統重新準備所需時間。
此設計亦有利於建立較具一致性的 Catalyst Screening Workflow，使不同樣品在相近 Reactor Geometry 與 Experimental Conditions 下進行比較。
多流路氣體與蒸氣進料控制
自動控制 Gas Composition、Flow、Switching、Gas / Vapour Feed 與 Pulse Injection。
| Gas Channels | 自動 2–4 路 Gas Stream，最高可選配 8 路 |
|---|---|
| Flow Control | 各 Gas Channel 獨立 Mass Flow Control |
| Standard Flow Range | 3–100 mL/min；其他 Flow Range 可依需求配置 |
| Gas / Vapour Feed | Gas Stream Manifold 或 Combined Gas / Vapour Manifold |
| Pulse Injection | Automatic Pulse Injection |
| Corrosive Gas | Corrosion-Resistant Manifold Configuration 可選 |
| Condensation Control | Air Thermostat + Trace Heating，降低 Liquid Feed / Product Condensation |
| Flow Configuration | Shut-Off / Bypass Flow，可隔離 Reactor 與 Gas Sampling Port |
QIC 快速取樣與即時四極桿質譜
Close-Coupled Hot-Zone Sampling，快速追蹤催化反應中的 Gas Composition Change。
Response Time <500 ms
CATLAB-PCS 使用 Close-Coupled Hot-Zone Evolved Species Probe 與 Hiden QIC（Quartz Inert Capillary）直接進行 Gas Sampling，縮短 Reactor 與 Mass Spectrometer 之間的 Gas Transfer Path。
原廠列出的系統 Response Time 可低於 500 ms，因此適合觀察 Gas Switching、Pulse Experiment、Reaction Transient 與其他快速催化反應變化。
Dedicated Quadrupole Mass Spectrometer 可即時監測多個 Species，取得 Reactants、Products、Intermediates 與 Background Species 隨時間及溫度的變化。
CATLAB 整合式控制與分析軟體
Mass Spectrometer、MFC、Furnace、Valve 與 Pulse Injection 由單一軟體整合控制。
CATLAB-PCS 標準搭配 Hiden CATLAB Software，可同步執行 Mass Spectrometer Data Acquisition，並整合控制 CATLAB-PCS 的 On-Board Devices，包括 Mass Flow Controllers、Furnace Temperature Control、Switching Valves 與 Pulse Injection。
現行 CATLAB Software 提供重新設計的 User Interface，可使用 User-Controlled Experiment Progress，亦可利用 Template-Driven Experiment Recipes 建立標準化實驗流程。
軟體亦改善 Mass Spectral Overlap Handling，可針對多種 Gas Species 造成的 Overlapping Mass Signals 進行更完整的分析處理。
Real-Time Quantification 可直接以 ppm 或 % 顯示分析結果，使 Reactant Conversion 與 Product Formation 更容易於實驗進行中判讀。
同時整合 Improved Furnace PID Control、Data Display 與 Reaction Evaluation，使 Temperature-Dependent Catalysis Experiment 從設定、執行到資料分析皆可在一致的 Software Environment 中完成。
CATLAB-PCS 主要特色
整合催化反應控制、快速取樣、Real-Time Mass Spectrometry 與定量分析。
- Microreactor + Quadrupole Mass Spectrometer 完整整合
- 最高反應溫度 1000 °C
- Heating Rate：1–20 °C/min
- Low Thermal Mass Furnace
- Integrated Air Cooling
- In-Bed Type-K Thermocouple
- Interchangeable Catalyst Cartridge
- Close-Coupled Hot-Zone Sampling
- Direct QIC Inlet
- Response Time <500 ms
- Automatic 2–4 Gas Streams，8 路選配
- 3–100 mL/min Independent Mass Flow Control
- Gas / Vapour Feed Capability
- Real-Time ppm / % Quantification
CATLAB-PCS 系統重點規格
依 Hiden Analytical 現行 CATLAB-PCS 官方公開資料整理。
| System Type | Integrated Catalyst Microreactor / Quadrupole Mass Spectrometer System |
|---|---|
| Maximum Temperature | 最高 1000 °C |
| Heating Rate | 1–20 °C/min |
| Furnace | Low Thermal Mass Furnace with Integrated Air Cooling |
| Catalyst Temperature | In-Bed Type-K Thermocouple |
| Catalyst Handling | Interchangeable Catalyst Cartridge System |
| Gas Streams | Automatic 2–4 Channels；8 Channels Optional |
| Mass Flow Control | Independent Control of Each Channel |
| Standard Gas Flow | 3–100 mL/min per Channel；Other Flow Options Available |
| Gas / Vapour Feed | Gas Manifold / Combined Gas-Vapour Manifold |
| Sampling | Close-Coupled Hot-Zone Evolved Species Probe + Direct QIC Inlet |
| Response Time | <500 ms |
| Mass Spectrometer | Dedicated Hiden Quadrupole Mass Spectrometer |
| Pulse Experiments | Automatic Pulse Injection |
| Condensation Control | Air Thermostat + Trace Heating |
| Corrosive Gas Option | Corrosion-Resistant Manifold Configuration Available |
| Software | Hiden CATLAB Software |
| Quantification | Real-Time ppm / % Output |
CATLAB-PCS 典型催化分析應用
從 Catalyst Characterisation、Pulse Chemisorption 到 Reaction Kinetics 與 Temperature Programmed Analysis。
TPD
Temperature Programmed Desorption，可研究 Adsorbed Species、Desorption Temperature、Binding Strength 與 Surface Interaction。
TPR / TPO
Temperature Programmed Reduction / Oxidation，用於分析 Catalyst Reducibility、Oxidation Behaviour 與材料活性狀態。
TPRx
Temperature Programmed Reaction，可同步觀察 Reactant Conversion 與 Product Formation 隨溫度的變化。
Pulse Chemisorption
利用 Controlled Pulse Injection 研究 Catalyst Adsorption、Active Sites、Metal Dispersion 與 Surface Reaction Behaviour。
Reaction Kinetics
即時監測 Reactants、Products 與 Intermediate Species，研究 Reaction Rate 與 Operating Condition 對催化性能的影響。
Catalyst Screening
利用 Interchangeable Catalyst Cartridge 與 Recipe-Based Experiment Control，比較不同 Catalyst Formulation 與 Reaction Conditions。
Hydrogen & Energy Research
適合 Hydrogen Storage、Hydrogen Production、Methane Reforming 及相關 Energy Catalysis Materials 研究。
Biomass Conversion
可研究 Biomass Conversion、Gas-Phase Hydrogenation 與其他需要即時 Evolved Gas / Product Monitoring 的催化反應。
為何選擇整合式 CATLAB-PCS？
將 Gas Flow、Temperature、Reaction Event 與 Mass Spectrometry Data 建立於同一時間軸。
傳統催化實驗常需要分別控制 Gas Mixing、Furnace、Switching Valves、Pulse Injection 與 Mass Spectrometer，再於實驗後將不同設備所產生的 Data 重新同步。
CATLAB-PCS 將這些功能整合於同一控制環境，使 Gas Flow、Temperature、Valve State、Pulse Event 與 Mass Spectrometry Data 可於同一 Experiment Timeline 中執行及記錄。
因此特別適合要求高 Repeatability、Temperature Programming、Transient Experiments、Catalyst Screening、Reaction Kinetics 與標準化 Experiment Recipes的催化研究。
Real-Time Quantification 與 Mass Overlap Handling
針對複雜 Gas Mixture 提升反應物與產物的即時判讀能力。
Catalytic Reaction 中常同時存在多種 Reactants、Products 與 Intermediate Species，不同 Species 的 Mass Fragment 可能發生重疊。
CATLAB Software 提供 Enhanced Mass Spectral Overlap Handling，可提升複雜 Gas Mixture 中不同 Species 的分析與 Reaction Evaluation 能力。
Real-Time Quantitative Output 可直接以 ppm 或 % 顯示，使研究者不僅觀察 Raw Mass Signal，也能更直觀評估不同 Reactant / Product Concentration 隨時間與溫度的變化。
CATLAB-PCS 催化研究系統影片
Microreactor with Integrated Mass Spectrometer for Catalysis Studies
恩詠有限公司－Hiden CATLAB-PCS 催化反應系統規劃與技術服務
CATLAB-PCS 的實際配置需依 Catalyst Type、Gas / Vapour Feed、Maximum Temperature、Gas Flow、Catalyst Volume、Reaction Products、Mass Range、Corrosive Gas Compatibility 與所需 Response Time 進行規劃。
恩詠有限公司可依客戶的催化劑種類、TPD／TPR／TPO／TPRx、Pulse Chemisorption、Reaction Kinetics、反應溫度、Gas / Vapour Feed、MFC Flow Range、反應產物、腐蝕性氣體、Response Time 與即時質譜分析需求，協助評估適合的 Hiden CATLAB-PCS 系統配置。