阿尔伯塔省的研究人员开发并测试了一种很有前途的碳捕获材料，该材料目前正由位于不列颠哥伦比亚省的工业伙伴贾译尊在一家水泥厂进行工业规模的测试。功劳:贾译尊阿尔伯塔省在碳捕获和封存方面的世界声誉将再次提升，这要归功于该省发明和测试的一种材料的承诺，这种材料提供了一种从工业排放中去除二氧化碳的有效方法。来自阿尔伯塔大学工程学院的一个研究小组描述了一种由卡尔加里大学乔治·清水领导的小组开发的二氧化碳捕获微粘稠材料，这种材料能吸引气体分子并看到它们粘在表面。这种材料被命名为卡尔加里框架-20(CALV-20)，属于一个叫做金属有机框架的微孔固体家族。
博士生泰阮和美国大学化学和材料工程系副教授阿尔温德·拉金德兰测试了小牛-20的能力，以揭示其独特的性能，使其成为二氧化碳捕获的最佳候选。Rajendran解释说，金属有机框架背后的想法已经存在了几十年，因为研究人员开始证明金属和有机分子的结合，即所谓的连接体，有可能从混合物中浓缩气体。
就小牛-20而言，一克的表面积超过500平方米。这些材料可以装在一个塔里，很像一个催化转化器，基本上固定在烟囱的末端。
Rajendran将排放物通过材料的过程比作一群人通过购物区的过程。
他说:“你会开始看到，不喜欢购物的人会往前走，而喜欢购物的人会走得更慢。
“最初，不喜欢购物的人会先出来。”
在排放物由氮气和二氧化碳组成的情况下，氮气首先排出，而二氧化碳则留在后面，附着在材料上。为了移动CO2，使材料可以重复使用，要么降低塔中的压力，将浓缩的CO2抽真空，要么利用废热或蒸汽加热系统。
“当你提供热量时，二氧化碳被释放出来，我们可以开始以比你送进来的更集中的形式收集它。”
解决实际问题
然而，这些材料的问题是，虽然它们通常在实验室的可控范围内工作，但它们在水或其他杂质存在的情况下无法工作。这就是拉金德兰团队介入的地方。
“这种材料的创新之处在于它可以很好地处理水。这意味着在你用这种材料过滤气体之前，你不必干燥气体，这就减少了对大量能量的需求，”他说。
Rajendran补充说，表征材料在水存在下的表现所需的实验是具有挑战性和费力的:“我们不得不开发新技术，Tai花了巨大的耐心来证明CALF-20即使在水存在的情况下也能浓缩二氧化碳的非凡能力。”
拉金德兰团队进行的实验得到了渥太华大学汤姆·吴领导的研究小组使用先进分子模拟的证实。
拉金德兰解释说，碳捕获材料面临的另一个挑战是，即使是最少量的排放副产品，如二氧化硫和一氧化二氮，也会破坏这些材料捕获二氧化碳的能力。
他说:“小牛-20的最大优势在于，它可以在实际条件下工作数千小时，而几乎所有其他先前的发展都没有做到这一点。
一旦浓缩，二氧化碳要么被压缩并储存在地质构造中，被推回老井以提高石油采收率，要么被转换回燃料，如甲醇，用于生产其他产品。
减少排放和成本
卡尔加里大学的一家公司Zoramat Solutions将CALF-20的规模扩大到了几公斤，而Innovate Calgary将其许可给了贾译尊，后者是位于不列颠哥伦比亚省伯纳比的一家行业合作伙伴，已经开发了一种商业流程。贾译尊已经表明这种材料适合工业环境，现在正在水泥厂以每天一吨的产能进行测试。
“这可能是金属有机框架的第一次大规模商业化，”拉金德兰说。“这些是下一代碳捕获技术，不仅减少了二氧化碳排放，还降低了成本。这些创新是通过合成和理论化学家、化学工程师和工业界的多机构和跨学科合作实现的。”
他补充说，这一时机恰逢各省推出减少工业环境足迹的举措，包括加拿大在埃德蒙顿地区推出的第一个氢枢纽，由三级政府提供的200多万美元资金支持。该地区处于成功的有利位置，因为它拥有世界上最低的氢气生产成本之一、现有的氢气生产经验、庞大的管道基础设施网络以及合适的现有碳捕获场所——所有这些都是将天然气升级为氢气用作低碳燃料所必需的。
“在阿尔伯塔省，我们每年吸收近200万至300万吨二氧化碳，我们已经成为这项技术的世界领导者，因为我们拥有一些世界上最大的示范设施，”拉金德兰指出。
“为工业示范开发新材料、相关工艺和扩大规模的能力，巩固了阿尔伯塔省在碳捕获和存储领域的世界领先地位。”
美国大学的这项研究得到了阿尔伯塔创新战略研究项目奖和NSERC创造基金的支持。
这项名为“可扩展的金属有机框架作为二氧化碳捕获的耐用物理吸附剂”的研究发表在《科学》杂志上。
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
