美國能源部投入7200萬美元支持碳捕集技術(shù)研發(fā)

文章來源:CASEnergy碳交易網(wǎng)2020-10-14 08:19

直接空氣碳捕集(DAC)技術(shù)的創(chuàng)新研究和開發(fā)

 
該領(lǐng)域?qū)⑼度?100萬美元支持18個研發(fā)項目,具體包括:(1)使用新型結(jié)構(gòu)化吸附劑進行DAC,設(shè)計建造和運行一個捕集能力為30千克/天的DAC系統(tǒng),在可再生能源發(fā)電廠進行現(xiàn)場測試,收集實際條件下新工藝和材料的運行數(shù)據(jù),用于技術(shù)經(jīng)濟性和生命周期分析;(2)開發(fā)用于DAC的先進集成網(wǎng)狀吸附劑涂層系統(tǒng),將金屬有機框架(MOF)吸附劑和吸附劑粘結(jié)劑漿液涂料相結(jié)合,用于空氣中的碳捕集;(3)開發(fā)和測試MIL-101(Cr)基吸附劑,以粉末形式存在于聚合物/MOF復(fù)合纖維中和整料表面;(4)示范連續(xù)移動的DAC系統(tǒng),對其特有的機械組件進行原型設(shè)計并完善工藝,評估對材料壽命的影響,并進行成本評估,確定關(guān)鍵性能指標(biāo);(5)進行DAC新方法的堿度波動實驗,將示范從空氣中直接捕集CO2并釋放至濃縮CO2環(huán)境中的新方法,該方法涉及低成本堿性水溶液堿度的變化;(6)開發(fā)用于DAC的高滲透性、超薄選擇性混合聚合物膜,通過實驗和過程模擬,研究膜性能(厚度、滲透性、選擇性等)和處理條件(溫度、壓力、濕度、氣體成分、流速等)的影響;(7)利用計算工具、材料表征和實驗室規(guī)模測試來優(yōu)化吸附劑材料,以確定其在DAC運行條件下的性能,與當(dāng)前最先進DAC技術(shù)相比,將大大減少系統(tǒng)的能源需求;(8)設(shè)計、制造和現(xiàn)場測試直接從空氣中捕集CO2和水的系統(tǒng);(9)開發(fā)用于DAC的可調(diào)、快速吸收的氨基聚合物氣凝膠吸附劑,該固體吸附劑將達到4毫摩爾/克的平衡吸收容量、0.15毫摩爾/克/分鐘的吸收速率,且其抗氧化性是最先進的聚乙烯亞胺的7倍;(10)開發(fā)一種創(chuàng)新的吸附劑結(jié)構(gòu),可以將胺吸附劑置于多孔電紡纖維中的分級納米多孔膠囊結(jié)構(gòu)中;(11)開發(fā)用于DAC的先進固體吸附劑,將開發(fā)兩種不同的新型材料(MOF和含磷樹狀大分子),具有耐用、高容量、可再生等優(yōu)點;(12)擴大DAC系統(tǒng)規(guī)模并整合已通過實驗室驗證的固態(tài)胺CO2吸附-脫附接觸器技術(shù),最終目標(biāo)是在集成現(xiàn)場設(shè)備中測試現(xiàn)有DAC材料來降低DAC成本,這些設(shè)備產(chǎn)生的CO2純度在95%以上;(13)開發(fā)高度多孔的膜吸附劑,含有親二氧化碳聚合物和自組裝無機納米籠,可通過無電太陽能加熱和輻射冷卻快速變溫吸附,實現(xiàn)經(jīng)濟有效的DAC;(14)開發(fā)用于DAC的低再生溫度吸附劑,該吸附劑為離子液體催化的胺摻雜固體吸附劑,可在80-90℃的解吸溫度下將CO2解吸速率提高幾個數(shù)量級,可將吸附劑再生所需的能量減少20%以上,具備利用廢熱進行再生的潛力,同時可延長吸附劑壽命/穩(wěn)定性;(15)結(jié)合最先進的無水納米流體溶劑和靜電紡絲技術(shù),開發(fā)用于DAC的下一代纖維包封納米混合材料,具有選擇性水排斥作用;(16)開發(fā)用于DAC的環(huán)境溫度下低真空變壓吸附的胺吸附劑,這一概念還可擴展至從化工和天然氣工業(yè)的工藝流中分離酸性氣體和含硫氣體分子;(17)開發(fā)一種使用聚(芳基哌啶)(PAP)離聚物的電化學(xué)驅(qū)動式CO2分離裝置,將在環(huán)境條件下連續(xù)分離空氣中的CO2,還將對PAP離聚物中的CO2、碳酸氫鹽、碳酸鹽和氫氧化物的動力學(xué)、熱力學(xué)和傳輸特性進行表征;(18)開發(fā)一種用于DAC的增強型去極化電膜系統(tǒng),與最先進的DAC技術(shù)相比,可降低30%的能耗。
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