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            CCUS技術(shù) | 碳捕集/利用/封存 | 研究表征方法分享

            CCUS技術(shù) | 碳捕集/利用/封存 | 研究表征方法分享
            貝士德  2024-10-26  |  閱讀:759

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            CCUS(Carbon Capture, Utilization, and Storage)技術(shù),即碳捕集、利用與封存技術(shù),是當(dāng)前應(yīng)對(duì)全球氣候變暖、實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排的重要手段之一。該技術(shù)通過捕集工業(yè)廢氣或大氣中的二氧化碳,經(jīng)過分離、利用和封存等步驟,實(shí)現(xiàn)二氧化碳的減排和資源化利用。


            碳捕集是CCUS技術(shù)的首要環(huán)節(jié),主要方法包括氣體吸附法和氣體分離膜法。

            (I)氣體吸附法:利用固體吸附劑對(duì)二氧化碳的吸附作用,將二氧化碳從混合氣體中分離出來。這種方法具有操作簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),是碳捕集領(lǐng)域的重要研究方向。

            (II)氣體分離膜法:通過特殊設(shè)計(jì)的膜材料,使二氧化碳與其他氣體在膜兩側(cè)形成濃度差,從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳的分離。膜分離法具有能耗低、效率高等特點(diǎn),在工業(yè)化應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大潛力。

            為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)這些指標(biāo),需要借助專業(yè)的儀器設(shè)備,如用氣體吸附及微孔分析儀評(píng)價(jià)材料的孔結(jié)構(gòu)及吸附量,重量法氣體蒸氣吸附儀評(píng)價(jià)材料的吸附動(dòng)力學(xué)性能,多組分競(jìng)爭(zhēng)吸附儀評(píng)價(jià)材料的吸附分離性能,氣體分離膜分析儀評(píng)價(jià)膜材料的分離性能。


            碳利用是CCUS技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,主要目的是將捕集的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)原料。常見的利用方式包括:

            (I)催化轉(zhuǎn)化:通過催化劑的作用,將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷、甲醇、一氧化碳、甲酸等低碳化學(xué)品。這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于化工、能源等領(lǐng)域,具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

            (II)合成燃料:利用二氧化碳與氫氣等原料,通過化學(xué)反應(yīng)合成液體燃料或氣體燃料。這種方法不僅實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的減排,還緩解了能源危機(jī)。

            在二氧化碳催化轉(zhuǎn)化過程中,催化劑的性能直接影響轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)物選擇性。因此,對(duì)催化劑的評(píng)價(jià)是碳利用過程的重要環(huán)節(jié),常用化學(xué)吸附儀聯(lián)用在線質(zhì)譜實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)催化劑表面的反應(yīng)過程,分析產(chǎn)物的種類和分布,為催化劑的性能評(píng)價(jià)提供全面信息。


            碳封存是CCUS技術(shù)的最后一步,主要目的是將捕集到的二氧化碳長(zhǎng)期封存在地下或海底地層中,以防止其重新釋放到大氣中。常見的封存方式包括:

            (I)地下封存:通過高壓注入技術(shù),將二氧化碳注入地下深層地層中,如廢棄的礦井、煤礦、氣礦等地下床層。(II)海底封存:將二氧化碳注入海底海床地層中,利用海水的壓力和地層的封閉性實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期封存。

            為了評(píng)估碳封存效果,需要采用專門的評(píng)價(jià)方法。高壓氣體吸附儀是常用的評(píng)價(jià)設(shè)備之一,它可以模擬地下的地層壓力、溫度和應(yīng)力環(huán)境,對(duì)碳封存材料的性能進(jìn)行全面測(cè)試。通過測(cè)試,可以評(píng)估材料在復(fù)雜環(huán)境下的碳封存能力,為碳封存技術(shù)的選擇和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。


            CCUS技術(shù)作為一項(xiàng)重要的碳減排技術(shù),具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的戰(zhàn)略意義。通過碳捕集、利用與封存三個(gè)環(huán)節(jié)的有機(jī)結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的減排和資源化利用。

            希望該內(nèi)容能夠給各科研人員提供參考,如果有關(guān)心的問題或話題,可以留言討論,歡迎交流,批評(píng)指正。


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