CO2回收和捕集技术新进展(三)
责任编辑:cnlng    浏览:33287次    时间: 2010-10-22 23:56:07       | 作者:钱方

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摘要: 美国新开发的一种超级海绵状物质可吸收发电厂或汽车尾管排放的排气中的大量CO2。这种超级海绵状物质作为可用于净化温室气体的新方法,比现用方法(包括水溶液处理)更为有效和价格低廉。美国密歇根大学的研究人员采用化学合成方法,制取了这类海绵状物质。这种材..

关键词:CO2 回收 技术 进展
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美国新开发的一种超级海绵状物质可吸收发电厂或汽车尾管排放的排气中的大量CO2。这种超级海绵状物质作为可用于净化温室气体的新方法,比现用方法(包括水溶液处理)更为有效和价格低廉。美国密歇根大学的研究人员采用化学合成方法,制取了这类海绵状物质。这种材料称之为金属-有机骨架(MOF)混合物,为稳定的、结晶型多孔物质,由有机链接基团组合金属簇构成。据报道,这种MOF能很好地捕集CO2。其化合物之一MOF-177在中等压力(约3.0MPa)下,可捕集140w%(33.5mmol/g)室温下的CO2,远远超过任何其他多孔材料的CO2贮存能力。超级绵状MOF-177由正八面体Zn4羧基化物簇与有机基团链接而成,这种材料有极高的表面积,达4,500 m2/g,相当于每克材料有约4个足球场大小的面积。在捕集CO2后,气体可在稍微加热的情况下很容易地释放出来,然后可用于各种反应的试剂,包括制取聚碳酸酯建筑材料的聚合过程和软饮料的碳酸化。

 

 

利用陶瓷管过滤氧气的纯氧燃烧使CO2易于捕集

 

 

一项最近的科研成果表明,采用先进陶瓷材料制作的微细管,通过控制燃烧过程,可望使发电站的温室气体排放减少至近乎于零。这种称之为LSCF的材料具有从空气中过滤氧气的显著特征。这样,通过在纯氧中燃烧燃料,就可产生近乎纯二氧化碳的气流,纯二氧化碳具有可再加工为有用化学品的潜在商业化用途。LSCF是相对较新的材料,它原为燃料电池技术而开发,许多国家已研究了数十年之久,主要可望用作燃料电池的阴极。但英国北部Newcastle大学的工程技术人员与伦敦帝国大学合作,将它开发可望应用于减少燃气电站,也可能应用于减少燃煤和燃油电站排放。常规的燃气电站在空气气流中燃烧甲烷,生成氮气和温室气体的混合物,包括二氧化碳和氮氧化合物,它们都被排放至大气。因为高的成本和所需大量能量,为此,分离这些气体并不实际。然而,利用LSCF管后,仅使用空气中氧气成分使甲烷气体燃烧,生成几乎为纯的二氧化碳和蒸汽,它们可以很容易地将蒸汽冷凝为水而得以分离。所得二氧化碳气流可管输至加工装置,用于转化成化学品,如甲醇、有用的工业燃料和溶剂。新的燃烧过程已由Newcastle大学化学工程和先进材料学院的Ian Metcalfe教授及伦敦帝国大学化学工程系的同事们在实验室内开发并试验成功,这一项研究得到工程和物理科学研究委员会(EPSRC)的支助。该研发成果已在20078月出版的《材料世界》和《化学工程师》杂志上发表。LSCF管看上去好似小而硬的吸水管,但它可渗透氧离子。关键是LSCF在典型的电站操作温度约800条件下也能耐腐蚀或不会分解。当管子的外侧吹入空气时,氧气就可通过管壁进入内侧,在内侧,氧气就可与泵送进入管子中心的甲烷气体一起进行燃烧。剩余的主要由氮气组成的缺氧空气可再返回大气,对环境无不利影响。而在燃烧后可从管子内侧收集二氧化碳。另一种替代方案是可控制空气和甲烷的流量,这样仅发生部分燃烧。这就可得到合成气,即一氧化碳与氢气的混合物,它可很容易地转化成各种有用的烃类化学品。LSCF管属于镧---铁氧化物材质,己在实验室成功进行了试验,其设计对能源工业颇具吸引力。研究团队正在进一步试验LSCF管的耐久性,以確证在电站燃烧室条件下有长的使用寿命。从目前情况看来,有可能在电站燃烧室内安装大量这类管子,管子之间的空间用空气进行循环。从理论上看,该技术也可能应用于燃煤和燃油电站,这一操作在理论上说是简单的,但会增大电站运营的成本和复杂程度。据英国政府统计,英国能源工业产生超过2亿吨/年的二氧化碳,这些二氧化碳超过英国二氧化碳总排放量的1/3

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