二氧化碳(CO_(2))的大量排放是导致全球变暖的主要原因之一,其中CO_(2)捕集、利用与封存(CO_(2) capture,utilization and storage,CCUS)技术是减少碳排放的关键手段,然而传统CCUS技术中捕集成本较高,限制了CCUS技术的推广应用。本文采...二氧化碳(CO_(2))的大量排放是导致全球变暖的主要原因之一,其中CO_(2)捕集、利用与封存(CO_(2) capture,utilization and storage,CCUS)技术是减少碳排放的关键手段,然而传统CCUS技术中捕集成本较高,限制了CCUS技术的推广应用。本文采用CO_(2)捕集-转化一体化(integrated carbon capture and conversion,ICCC)技术方案,通过将碳捕集过程与碳转化过程相耦合,避免CO_(2)捕集材料再生所需的大量能耗,从而降低CCUS捕集过程成本。实验以Fe、Co基非贵金属作为催化组分,Ca为吸附组分,采用并流共沉淀的方法制备了FexCoyCa_(3)Al系列双功能材料,应用于ICCC制备合成气过程,探究了Fe/Co对双功能材料性能的影响,通过透射电子显微镜、X射线光电子能谱、H2-程序升温还原、CO_(2)-程序升温脱附等对双功能材料进行表征,相关结果表明双功能材料Fe、Co、Ca、Al等元素分布均匀,未出现团聚现象,Fe-Co元素之间存在相互作用,提升了双功能材料的一体化性能。在优化条件下,Fe_(0.5)Co_(0.5)Ca_(3)Al材料CO_(2)捕集容量为11.05mmol/g,CO产率达到11.94mmol/(g∙h)。展开更多
开发与应用CO_(2)捕集-加氢转化一体化技术是应对当前全球气候变化危机、实现“双碳”目标的重要途径之一。其中具有吸附和催化组分的双功能材料研发与优化是技术核心。系统总结了国内外主要科研机构对应用于CO_(2)捕集原位甲烷化和原...开发与应用CO_(2)捕集-加氢转化一体化技术是应对当前全球气候变化危机、实现“双碳”目标的重要途径之一。其中具有吸附和催化组分的双功能材料研发与优化是技术核心。系统总结了国内外主要科研机构对应用于CO_(2)捕集原位甲烷化和原位逆水煤气变换这2类主要CO_(2)捕集-加氢转化一体化技术双功能材料的主要工作,包括合成方法、吸附性能、反应动力学、促进机理、失活机理和应用模式等方面,并详细介绍了国内外主要科研机构在CO_(2)捕集-加氢转化一体化方面取得的最新进展。DFM是兼具催化和吸附组分的复合材料,在催化组分选择上,贵金属催化剂虽然活性高,但成本昂贵,Ni基催化剂成本较低,但还原性较差、在含氧气氛下易失活;在吸附组分选择上,金属氧化物(如CaO、MgO)和碱金属碳酸盐(如Na 2 CO 3、K 2 CO 3)是具有潜力的吸附组分,特别是MgO和CaO因其理论吸附量高而被视为最有前景的吸附组分,尽管面临实际吸附量不理想和循环稳定性差的挑战。目前研究主要通过碱金属熔盐掺杂提升MgO实际吸附量,通过掺杂金属助剂(如La、Co、Fe等)提高CaO吸附剂的循环性能和抗烧结能力。动力学研究表明反应速率高度依赖于H 2分压,通过调节吸附和催化的时间可提高CH 4平均产量。ICCU技术展现出广阔的应用前景,尤其是在钢铁、能源、化工等关键领域。然而,全面评估技术的环境影响,特别是从生命周期评估(LCA)角度,对于全面理解ICCU技术的环境可持续性及其在碳减排中的贡献至关重要。未来,通过持续研究和技术创新,解决现有挑战,ICCU技术有望在工业化应用中取得显著成果,为全球碳减排做出重要贡献。展开更多
文摘二氧化碳(CO_(2))的大量排放是导致全球变暖的主要原因之一,其中CO_(2)捕集、利用与封存(CO_(2) capture,utilization and storage,CCUS)技术是减少碳排放的关键手段,然而传统CCUS技术中捕集成本较高,限制了CCUS技术的推广应用。本文采用CO_(2)捕集-转化一体化(integrated carbon capture and conversion,ICCC)技术方案,通过将碳捕集过程与碳转化过程相耦合,避免CO_(2)捕集材料再生所需的大量能耗,从而降低CCUS捕集过程成本。实验以Fe、Co基非贵金属作为催化组分,Ca为吸附组分,采用并流共沉淀的方法制备了FexCoyCa_(3)Al系列双功能材料,应用于ICCC制备合成气过程,探究了Fe/Co对双功能材料性能的影响,通过透射电子显微镜、X射线光电子能谱、H2-程序升温还原、CO_(2)-程序升温脱附等对双功能材料进行表征,相关结果表明双功能材料Fe、Co、Ca、Al等元素分布均匀,未出现团聚现象,Fe-Co元素之间存在相互作用,提升了双功能材料的一体化性能。在优化条件下,Fe_(0.5)Co_(0.5)Ca_(3)Al材料CO_(2)捕集容量为11.05mmol/g,CO产率达到11.94mmol/(g∙h)。
文摘开发与应用CO_(2)捕集-加氢转化一体化技术是应对当前全球气候变化危机、实现“双碳”目标的重要途径之一。其中具有吸附和催化组分的双功能材料研发与优化是技术核心。系统总结了国内外主要科研机构对应用于CO_(2)捕集原位甲烷化和原位逆水煤气变换这2类主要CO_(2)捕集-加氢转化一体化技术双功能材料的主要工作,包括合成方法、吸附性能、反应动力学、促进机理、失活机理和应用模式等方面,并详细介绍了国内外主要科研机构在CO_(2)捕集-加氢转化一体化方面取得的最新进展。DFM是兼具催化和吸附组分的复合材料,在催化组分选择上,贵金属催化剂虽然活性高,但成本昂贵,Ni基催化剂成本较低,但还原性较差、在含氧气氛下易失活;在吸附组分选择上,金属氧化物(如CaO、MgO)和碱金属碳酸盐(如Na 2 CO 3、K 2 CO 3)是具有潜力的吸附组分,特别是MgO和CaO因其理论吸附量高而被视为最有前景的吸附组分,尽管面临实际吸附量不理想和循环稳定性差的挑战。目前研究主要通过碱金属熔盐掺杂提升MgO实际吸附量,通过掺杂金属助剂(如La、Co、Fe等)提高CaO吸附剂的循环性能和抗烧结能力。动力学研究表明反应速率高度依赖于H 2分压,通过调节吸附和催化的时间可提高CH 4平均产量。ICCU技术展现出广阔的应用前景,尤其是在钢铁、能源、化工等关键领域。然而,全面评估技术的环境影响,特别是从生命周期评估(LCA)角度,对于全面理解ICCU技术的环境可持续性及其在碳减排中的贡献至关重要。未来,通过持续研究和技术创新,解决现有挑战,ICCU技术有望在工业化应用中取得显著成果,为全球碳减排做出重要贡献。
