美國能源部投入7200萬美元支持碳捕集技術(shù)研發(fā)

 

該領(lǐng)域?qū)⑼度?100萬美元支持18個研發(fā)項(xiàng)目，具體包括：（1）使用新型結(jié)構(gòu)化吸附劑進(jìn)行DAC，設(shè)計建造和運(yùn)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(jìn)行現(xiàn)場測試，收集實(shí)際條件下新工藝和材料的運(yùn)行數(shù)據(jù)，用于技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和生命周期分析；（2）開發(fā)用于DAC的先進(jìn)集成網(wǎng)狀吸附劑涂層系統(tǒng)，將金屬有機(jī)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(jī)械組件進(jìn)行原型設(shè)計并完善工藝，評估對材料壽命的影響，并進(jìn)行成本評估，確定關(guān)鍵性能指標(biāo)；（5）進(jìn)行DAC新方法的堿度波動實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)和過程模擬，研究膜性能（厚度、滲透性、選擇性等）和處理?xiàng)l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(shí)驗(yàn)室規(guī)模測試來優(yōu)化吸附劑材料，以確定其在DAC運(yùn)行條件下的性能，與當(dāng)前最先進(jìn)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(dá)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)；（12）擴(kuò)大DAC系統(tǒng)規(guī)模并整合已通過實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)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(jī)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(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(jìn)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(kuò)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(jìn)行表征；（18）開發(fā)一種用于DAC的增強(qiáng)型去極化電膜系統(tǒng)，與最先進(jìn)的DAC技術(shù)相比，可降低30%的能耗。