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Operating limits and features of direct air capture on K_(2)CO_(3)/ZrO_(2) composite sorbent
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作者 Vladimir S.Derevschikov Janna V.Veselovskaya +3 位作者 Anton S.Shalygin Dmitry A.Yatsenko Andrey Z.Sheshkovas Oleg N.Martyanov 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第6期11-20,共10页
Potassium carbonate-based sorbents are prospective materials for direct air capture(DAC).In the present study,we examined and revealed the influence of the temperature swing adsorption(TSA)cycle conditions on the CO_(... Potassium carbonate-based sorbents are prospective materials for direct air capture(DAC).In the present study,we examined and revealed the influence of the temperature swing adsorption(TSA)cycle conditions on the CO_(2) sorption properties of a novel aerogel-based K_(2)CO_(3)/ZrO_(2) sorbent in a DAC process.It was shown that the humidity and temperature drastically affect the sorption dynamic and sorption capacity of the sorbent.When a temperature at the sorption stage was 29℃ and a water vapor pressure P_(H2O) in the feed air was 5.2 mbar(1 bar=105 Pa),the composite material demonstrated a stable CO_(2) sorption capacity of 3.4%(mass).An increase in sorption temperature leads to a continuous decrease in the CO_(2) absorption capacity reaching a value of 0.7%(mass)at T=80℃.The material showed the retention of a stable CO_(2) sorption capacity for many cycles at each temperature in the range.Increasing PH2O in the inlet air from 5.2 to 6.8 mbar leads to instability of CO_(2) sorption capacity which decreases in the course of 3 consecutive TSA cycles from 1.7%to 0.8%(mass)at T=29℃.A further increase in air humidity only facilitates the deterioration of the CO_(2) sorption capacity of the material.A possible explanation for this phenomenon could be the filling of the porous system of the sorbent with solid reaction products and an aqueous solution of potassium salts,which leads to a significant slowdown in the CO_(2) diffusion in the composite sorbent grain.To investigate the regeneration step of the TSA cycle in situ,the macro ATRFTIR(attenuated total reflection Fourier-transform infrared)spectroscopic imaging was applied for the first time.It was shown that the migration of carbonate-containing species over the surface of sorbent occurs during the thermal regeneration stage of the TSA cycle.The movement of the active component in the porous matrix of the sorbent can affect the sorption characteristics of the composite material.The revealed features make it possible to formulate the requirements and limitations that need to be taken into account for the practical implementation of the DAC process using the K_(2)CO_(3)/ZrO_(2) composite sorbent. 展开更多
关键词 Zirconia aerogel Potassium carbonate carbon dioxide direct air capture Fourier-transform infrared spectroscopic imaging
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直接空气捕集CO_(2)典型工艺与关键装置开发进展
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作者 余斌鹏 谈磊 +6 位作者 王鼎 王利民 向小凤 王志超 晋中华 杨伯伦 吴志强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期4203-4221,共19页
常规的碳捕集与封存技术和碳捕集、利用与封存技术多针对固定源排放CO_(2),直接空气捕集CO_(2)(Direct Air Capture,DAC)技术作为一种新兴的负碳排放技术可对分布源排放的CO_(2)进行捕集,进一步降低全球大气CO_(2)体积分数。介绍了DAC... 常规的碳捕集与封存技术和碳捕集、利用与封存技术多针对固定源排放CO_(2),直接空气捕集CO_(2)(Direct Air Capture,DAC)技术作为一种新兴的负碳排放技术可对分布源排放的CO_(2)进行捕集,进一步降低全球大气CO_(2)体积分数。介绍了DAC典型液体吸收工艺、固体吸附工艺的发展过程及相关示范项目建设情况,分析了新兴DAC工艺的技术特点,探讨了现有DAC工艺关键装置方案和未来发展趋势。DAC液体吸收工艺具有吸收剂原料成本较低、选择性较高的特点,可实现大规模连续化捕集,但再生过程中能耗较高。DAC固体吸附工艺具有模块化、投资成本较低的特点,且再生过程能耗相对较低,但需要定期对吸附材料更换和吸附设备维护,适用于较小规模的DAC应用场景。对2种典型DAC工艺吸收/吸附材料进行了概述。DAC电振荡吸附工艺中CO_(2)在固体电极中发生化学反应被捕集,并通过外加电场改变固体电极极性实现CO_(2)脱附,该工艺具有比基于热量或压力的分离过程更高的效率。空气中CO_(2)选择透过DAC分离膜从而实现了高效碳捕集。DAC变湿吸附工艺通过湿度的改变实现CO_(2)的吸脱附,突破了常规变温/变压吸附的高能耗限制等问题。DAC生物吸收工艺通过藻类生物的光合作用将CO_(2)吸收固定。基于双功能催化剂的DAC工艺可以在一个综合过程中实现CO_(2)的捕集与催化,节省了CO_(2)捕集后的运输与存储成本。DAC液体吸收工艺的关键装置为空气接触器、颗粒反应器、煅烧炉和熟化器,其中空气接触器开发的核心在于提高气液接触效率,减少喷淋过程中的水分损失和减轻设备腐蚀,颗粒反应器和熟化器开发的关键在于提高固液两相物料的接触效率以及反应后的固液分离效率。DAC固体吸附工艺由引风模块、吸附/再生模块、供能再生模块和CO_(2)压缩模块组成的模块化装置组成,其中优化吸附模块的核心在于提高气固传质速率、调谐CO_(2)捕集效率、降低压降;并基于不同应用场景工艺需求选择合适的再生系统或利用清洁能源,优化DAC工艺过程和开发高性能的DAC核心装置至关重要。 展开更多
关键词 直接空气捕碳技术 碳中和 液体吸收 固体吸附 吸附剂再生 吸附装置
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直接空气捕集二氧化碳技术研究进展 被引量:3
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作者 廖昌建 张可伟 +3 位作者 王晶 曾翔宇 金平 刘志禹 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2031-2048,共18页
直接空气捕集(DAC)二氧化碳技术作为负碳排放技术的一种,可助力实现“双碳”目标,是一项极具发展前景的碳捕集技术。本文简述了DAC的发展历史与现有DAC项目的运行及发展情况,介绍了碱性氢氧化物溶液、胺溶液、氨基酸盐溶液/BIGs与碱度... 直接空气捕集(DAC)二氧化碳技术作为负碳排放技术的一种,可助力实现“双碳”目标,是一项极具发展前景的碳捕集技术。本文简述了DAC的发展历史与现有DAC项目的运行及发展情况,介绍了碱性氢氧化物溶液、胺溶液、氨基酸盐溶液/BIGs与碱度浓度变化四种液体DAC技术,以及固体碱(土)金属、固态胺、金属有机框架MOFs材料及变湿吸附等固体DAC技术。对各种DAC技术的工艺流程及相关设备进行了综述,详述了各种DAC技术的原理、二氧化碳捕集方法及吸附/吸收剂再生方式,重点分析了每种DAC技术在吸附/吸收剂性能、再生温度、再生能耗及循环稳定性等方面的优缺点。指出需进一步研发低成本、高吸附/吸收性能且循环稳定性好的DAC吸附/吸收剂,优化或开发吸附/吸收剂再生工艺,同时开发适用于DAC技术的过程强化技术,为DAC的后续规模化与商业化应用奠定基础。 展开更多
关键词 二氧化碳 直接空气捕集 吸附 吸收法 解吸
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中美CCUS技术发展与政策体系对比
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作者 史明威 高仕康 +3 位作者 吕昊东 马乔 张贤 李佳 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期19-31,共13页
碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是指能够将二氧化碳从能源利用、工业生产等排放源或生物质利用尾气、空气中等不同碳源捕集分离,并输送到适宜的场地加以利用或封存,最终实现二氧化碳减排的技术组合,是各国实现气候目标所不可或缺的重要... 碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是指能够将二氧化碳从能源利用、工业生产等排放源或生物质利用尾气、空气中等不同碳源捕集分离,并输送到适宜的场地加以利用或封存,最终实现二氧化碳减排的技术组合,是各国实现气候目标所不可或缺的重要技术支撑。碳达峰碳中和目标提出后,中国已初步建立碳达峰碳中和相关政策体系,积极推进各行业深度技术创新和系统性变革。CCUS技术既是可以实现化石能源的大规模低碳利用的重要技术选择,又是推进钢铁、水泥等难减排工业行业深度脱碳的可行技术方案,更是未来抵消剩余温室气体排放的托底技术手段。为实现中美两国气候目标,两国最终需要通过CCUS技术实现每年数十亿吨的二氧化碳减排量。美国是全球CCUS技术的先行者之一,在政策法规制定、基础设施建设、大规模工程运营方面具有相对优势。为支撑净零排放目标,美国通过一系列卓有成效的财税激励机制加快了CCUS项目大规模部署进展,相关经验值得借鉴。文章通过比较中美两国在CCUS技术领域的潜力需求、政策法规、研发示范等情况,为我国CCUS技术及配套政策环境发展提供参考,并提出中美在CCUS技术领域开展合作的潜在方向。 展开更多
关键词 碳捕集、利用与封存 碳中和 CO_(2)减排 直接空气捕集技术 生物质耦合碳捕集技术
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丝光沸石用作二氧化碳吸附剂的研究进展
5
作者 李雯 谢恒 +2 位作者 范宗良 张永泽 张莉 《石化技术与应用》 CAS 2024年第3期229-232,246,共5页
阐述了丝光沸石(MOR)的结构及其吸附CO_(2)机理以及合成技术进展,重点对通过简单物理化学处理、金属离子改性和后官能化的MOR吸附CO_(2)的研究进展进行了综述,并介绍了MOR在废气以及直接空气碳捕获工程中吸附CO_(2)的应用情况。指出今... 阐述了丝光沸石(MOR)的结构及其吸附CO_(2)机理以及合成技术进展,重点对通过简单物理化学处理、金属离子改性和后官能化的MOR吸附CO_(2)的研究进展进行了综述,并介绍了MOR在废气以及直接空气碳捕获工程中吸附CO_(2)的应用情况。指出今后的研究方向是通过优化调整MOR框架、孔径分布以及组成或通过合成结合了不同特征结构的核壳沸石来实现对CO_(2)吸附能力的提升。 展开更多
关键词 二氧化碳 丝光沸石 吸附 固体吸附剂 吸附容量 直接空气碳捕获工程
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碳中和背景下直接空气捕碳(DAC)的技术发展和经济性评估
6
作者 张柠涛 王茹洁 汪黎东 《南方能源建设》 2024年第5期15-25,共11页
[目的]旨在探讨面向碳中和背景下直接空气捕碳(Direct Air Capture,DAC)技术的发展现状、应用案例及其经济性评估,以期为我国实现碳减排目标提供参考。[方法]文章综述了DAC技术的工作原理、类型、运用案例,并分析了其在国内外的发展情... [目的]旨在探讨面向碳中和背景下直接空气捕碳(Direct Air Capture,DAC)技术的发展现状、应用案例及其经济性评估,以期为我国实现碳减排目标提供参考。[方法]文章综述了DAC技术的工作原理、类型、运用案例,并分析了其在国内外的发展情况。通过比较不同研究中的成本数据,评估了DAC技术的经济性,并讨论了当前面临的挑战与可能的解决措施。[结果]研究发现,DAC技术能有效从空气中捕集CO_(2),具有布置灵活、可与可再生能源结合等优点。但其商业化应用仍受到高成本、高能耗和大规模部署的技术挑战的限制。国内外的案例分析揭示DAC技术在实际应用中的效率和成本问题亟待解决,同时也显示了通过技术改进和政策支持可能实现的优化潜力。[结论]尽管存在挑战,DAC技术仍是实现碳中和目标的潜在储备技术,尤其对中国等面临严峻碳减排压力的国家具有重要意义。需要集中研究力量开发更高效、低成本的吸收/吸附剂,改进系统设计,降低能源消耗,并积极探索与可再生能源的结合使用。政府的政策支持和社会的广泛认可也是实现DAC技术商业化的关键因素。通过这些措施可以推动DAC技术的发展和应用,助力实现碳减排和环境保护的双重目标。 展开更多
关键词 直接空气捕碳 碳中和 碳捕集和封存 可再生能源 二氧化碳 负碳排放技术
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多孔生物炭的制备、改性及碳捕获机理和应用前景研究
7
作者 张晨 《石油石化绿色低碳》 CAS 2024年第4期38-51,共14页
生物质在高温、无氧(或低氧)条件下进行裂解与碳化得到生物油、合成气与生物炭,该过程可有效减少生物质的焚烧,从而降低CO_(2)排放。由于可塑性强、孔径结构复杂、环境危害小,生物炭材料作为生物质能衍生物已被广泛应用于土壤改良、水... 生物质在高温、无氧(或低氧)条件下进行裂解与碳化得到生物油、合成气与生物炭,该过程可有效减少生物质的焚烧,从而降低CO_(2)排放。由于可塑性强、孔径结构复杂、环境危害小,生物炭材料作为生物质能衍生物已被广泛应用于土壤改良、水污染治理与固碳等领域。该文研究了一种作为新型化工领域材料的生物炭应用于CO_(2)固体吸附剂领域的可行性与捕获机理,为实现双碳目标提供潜在路径。研究分析认为,由于生物炭自身的环保性与可持续性,该吸附剂在捕获CO_(2)失活后可以进行土壤改良或应用于其他相关环保领域,该特点是其他CO_(2)吸附剂无法比拟的。因此,生物炭作为一种具有CO_(2)吸附潜力、稳定性高、持续性强的生物材料,为未来中国深入发展CCUS领域增加材料选择性,为企业实现绿色循环生产提供思路。 展开更多
关键词 生物质 生物炭 CO_(2) CCUS 机理研究 碳捕获 直接空气捕获
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负碳排放技术研究现状及进展
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作者 翁小涵 韩涛 +1 位作者 冯玮 徐冬 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期159-174,共16页
负碳排放技术是一种符合净零目标且旨在减少大气中二氧化碳浓度的创新途径,是我国碳中和技术体系的重要组成部分。负碳排放方案是一个多元复杂的体系,其中,直接空气碳捕集与封存(DACCS)和生物质能耦合碳捕集与封存(BECCS)是两类与地质... 负碳排放技术是一种符合净零目标且旨在减少大气中二氧化碳浓度的创新途径,是我国碳中和技术体系的重要组成部分。负碳排放方案是一个多元复杂的体系,其中,直接空气碳捕集与封存(DACCS)和生物质能耦合碳捕集与封存(BECCS)是两类与地质封存紧密结合以实现永久减排的关键技术手段。这两类技术都依赖成熟的地质封存技术,将捕集的CO_(2)安全封存于地下防止其再次回到大气中,确保永久性减排。本文对快速发展的DACCS和BECCS技术的最新研究进展与应用情况进行了详述。在DACCS方面,主要介绍了直接空气捕集(DAC)中的液体吸收和固体吸附两大类技术相关的关键材料及工艺技术研究现状,分析了现有DAC技术的应用情况和经济性,归纳了国内外主要在运行规划中的DAC示范项目,展望了未来DAC技术研究的重点方向以及DAC技术更大规模化应用的可行性。在BECCS方面,介绍了BECCS技术链条的主要构成以及基本工艺流程。着重分析了各BECCS技术路径的发展现状,包括与燃料产品紧密相关的生物质热化学转化和生物质生物转化技术,以及常用于发电的生物质燃烧技术等。探讨了在不同生物质能利用场景下部署BECCS技术的可行性,汇总了现有BECCS技术的应用情况以及国内外主要的BECCS示范项目,结合绿色甲醇的生产分析了技术的经济性。结合我国生物质资源的实际情况,展望了BECCS技术未来的发展方向。 展开更多
关键词 负碳排放技术 直接空气捕集 生物质能耦合碳捕集与封存 二氧化碳捕集与封存
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碳酸酐酶附着膜在微藻直接空气碳捕集中的应用与固碳性能的强化
9
作者 王睿龙 李明佳 Sandra KENTISH 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期11-18,共8页
为了解决低浓度直接空气碳捕集条件下微藻光生物反应器内CO_(2)传质效率差、溶解度低的问题,采用实验的方法制备了碳酸酐酶(CA)附着的尼龙纤维膜,利用CA催化转化CO_(2)为碳酸氢根的性质,提出了一种可以改善微藻溶液中CO_(2)溶解度及转... 为了解决低浓度直接空气碳捕集条件下微藻光生物反应器内CO_(2)传质效率差、溶解度低的问题,采用实验的方法制备了碳酸酐酶(CA)附着的尼龙纤维膜,利用CA催化转化CO_(2)为碳酸氢根的性质,提出了一种可以改善微藻溶液中CO_(2)溶解度及转化率的新型光生物反应器,测试了该反应器放置CA附着尼龙纤维漂浮膜前后的微藻培养和固碳性能,并进一步探究了膜的开孔率及CA附着量对微藻固碳率的影响。实验结果表明:所制备的CA附着的尼龙纤维膜对CO_(2)转化速率提升了62.7%,通过耐久性测试,CA的活性在5个培养周期后仍保持良好,性能衰减仅为11.3%;与传统气石鼓气方式相比,提出的新型光生物反应器的微藻质量浓度提高了29.7%,固碳率提升了65%;随着膜开孔率的增加和透光率的增加,单位CA负载质量的固碳率提高,开孔面积占比24.75%的对照组的单位CA固碳率相比不开孔提高了13%。该研究为进一步提高微藻直接空气捕集的固碳率提供了一种新的方法。 展开更多
关键词 微藻光生物反应器 直接空气碳捕集 碳酸酐酶 尼龙纤维膜
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Challenges in engineering the structure of ionic liquids towards direct air capture of CO_(2) 被引量:5
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作者 Zhenzhen Yang Sheng Dai 《Green Chemical Engineering》 2021年第4期342-345,共4页
1.Introduction Man-made perturbations over emissions of greenhouse gas(GHG)bring tremendous negative impacts on the survival environment[1].CO_(2)accounts for~75%of global GHG impacts with others mainly composed of N_... 1.Introduction Man-made perturbations over emissions of greenhouse gas(GHG)bring tremendous negative impacts on the survival environment[1].CO_(2)accounts for~75%of global GHG impacts with others mainly composed of N_(2)O,CH_(4),and small fluorinated gas molecules[2].Deployment of“negative emission”technologies via direct air capture(DAC)of CO_(2)by engineered chemical reactions represents one of the most promising and distinct pathways to limit and alleviate the global warming trend[3]. 展开更多
关键词 Ionic liquid carbon dioxide direct air capture of CO_(2) Uptake capacity Reaction enthalpy
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直接空气捕集CO_(2)典型工艺分析及技术经济研究进展 被引量:2
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作者 王鼎 张杰 +1 位作者 杨伯伦 吴志强 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期215-221,共7页
为促进社会发展与绿色转型,早日实现碳达峰与碳中和,直接空气捕集(Direct Air Capture,DAC)作为一种负碳排放技术愈发受到学术界和产业界关注。DAC技术聚焦于大气及交通工具等分布源CO_(2)的捕集回收,可有效降低大气中CO_(2)浓度。目前... 为促进社会发展与绿色转型,早日实现碳达峰与碳中和,直接空气捕集(Direct Air Capture,DAC)作为一种负碳排放技术愈发受到学术界和产业界关注。DAC技术聚焦于大气及交通工具等分布源CO_(2)的捕集回收,可有效降低大气中CO_(2)浓度。目前DAC技术发展的挑战主要在于设备及运行成本高。因此,从DAC工艺概况、工艺关键模块及技术经济性分析3个方面开展研究。着重介绍了基于碱性溶液及固体吸附剂的2种DAC技术工艺流程和吸附材料,概述了电力/热能供应、CO_(2)吸收/解吸、CO_(2)压缩存储/输运等关键模块,对比了2种DAC工艺技术能耗与经济成本。基于碱性溶液吸收和固体吸附剂吸收的DAC技术每吨CO_(2)捕获能耗分别在2118~2790 kW·h及1400~2777 kW·h,每吨CO_(2)捕获成本分别为$200~600和$100~400。总体而言,基于固体吸附剂的DAC技术经济效益好、捕获成本低、应用潜力大。未来需进一步从吸附材料性能提升、关键核心过程强化、系统能量集成优化等3个方面进行研究,可望进一步降低DAC技术成本,从而为碳达峰与碳中和提供重要技术支撑。 展开更多
关键词 碳达峰碳中和 负碳排放技术 直接空气捕集二氧化碳 技术经济性分析 工艺分析
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专利视角下空气中直接捕集CO_(2)技术发展分析 被引量:1
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作者 邢伟 徐汝隆 +1 位作者 高贺同 段伦博 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期86-97,共12页
碳达峰和碳中和目标的提出为我国碳减排发展明确了方向,也对碳捕集技术未来发展提出了新要求。空气中直接捕集CO_(2)作为新兴负碳排放技术是实现双碳目标的重要技术保障。专利作为技术信息的有效载体,是分析技术发展的重要工具,具有信... 碳达峰和碳中和目标的提出为我国碳减排发展明确了方向,也对碳捕集技术未来发展提出了新要求。空气中直接捕集CO_(2)作为新兴负碳排放技术是实现双碳目标的重要技术保障。专利作为技术信息的有效载体,是分析技术发展的重要工具,具有信息丰富完备、覆盖时间长、真实可靠等特征,更是学术期刊资源的重要补充。以直接空气捕集相关关键词进行检索,并基于国内外专利文献分析了空气中直接捕集CO_(2)技术的发展历程,分析了空气直接捕集技术的专利申请数量,介绍了主要技术形式与改进措施。着重介绍了主要研究创新主体的关键专利技术,包括低成本高效吸附剂的改进,降低空气流通装置阻力的方法以及空气直接捕集系统与其他化学系统的耦合等。随着技术发展带来的降本增效以及碳交易市场与碳关税的建立形成,具有负碳潜力的空气直接捕集CO_(2)技术将会得到更广泛关注。最后对我国空气直接捕集CO_(2)技术未来发展方向进行展望。 展开更多
关键词 CO_(2) 直接空气捕集 专利分析 双碳
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计及空气碳捕和电转气的智慧小区微能网优化调度 被引量:2
13
作者 何熙宇 徐慧慧 +3 位作者 梁宁 潘郑楠 郑峰 方茜 《广东电力》 2023年第3期1-12,共12页
碳达峰、碳中和背景下,针对绿色低碳智慧小区微能网优化调度难题,提出一种考虑直接空气碳捕(direct air capture,DAC)与电转气(power to gas,P2G)协同效益的微能网优化调度方法。首先,提出小区空气碳捕应用场景新思路,基于CO_(2)化学吸... 碳达峰、碳中和背景下,针对绿色低碳智慧小区微能网优化调度难题,提出一种考虑直接空气碳捕(direct air capture,DAC)与电转气(power to gas,P2G)协同效益的微能网优化调度方法。首先,提出小区空气碳捕应用场景新思路,基于CO_(2)化学吸附原理建立智慧小区DAC碳捕量、碳捕能耗耦合关系的数学模型;进而,在研究P2G-DAC特性的基础上,建立P2G-DAC协同运行模型;然后,在考虑小区微能网系统约束及DAC装置变温吸附循环特性的基础上,以系统综合运行成本最小为目标,构建协同调度模型;最后,利用Yalmip工具箱调用Gurobi求解器对模型进行求解,并基于西南某别墅小区开展仿真验证工作。仿真结果表明,所提智慧小区微能网P2G-DAC协同调度策略能够促使系统综合运行成本下降6.77%、系统碳排量下降75%,在提升微能网运行经济性的同时,能够降低碳排放,产生环境、社会效益。 展开更多
关键词 直接空气碳捕 电转气 智能小区微能网 碳中和 优化调度
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直接空气碳捕集技术生命周期评价的研究进展及挑战 被引量:1
14
作者 王珺瑶 何松 +4 位作者 严家辉 曾雪兰 邓帅 雷励斌 田志鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2748-2759,共12页
直接空气碳捕集技术(DAC)能够从空气中直接移除二氧化碳,在全球净零排放路径中具有重要作用。但该技术的可行性始终受高能耗及其伴生环境影响的质疑,其实际碳移除效率需通过生命周期评价(LCA)方法评估。概述了现有代表性直接空气碳捕集... 直接空气碳捕集技术(DAC)能够从空气中直接移除二氧化碳,在全球净零排放路径中具有重要作用。但该技术的可行性始终受高能耗及其伴生环境影响的质疑,其实际碳移除效率需通过生命周期评价(LCA)方法评估。概述了现有代表性直接空气碳捕集技术,其中基于高温再生的溶液吸收法(L-DAC)和固体吸附的变温吸附法(S-DAC)DAC系统技术成熟度较高,目前在商业化推广阶段。依据生命周期评价框架,从目标和范围、清单分析、影响评价结果及解释3个方面对DAC生命周期评价研究现状进行分析和评述。L-DAC和S-DAC技术均能够实现净碳移除,但DAC系统的生命周期碳移除效率区间较大,为10%~95%,且极大程度上取决于系统的能耗及能量来源。在DAC生命周期碳排放过程中,系统的热力和电力消耗所造成的温室气体排放占比超过80%,DAC运行过程中所需吸附剂、吸收剂消耗以及工厂建设产生的温室气体排放占比均小于10%。此外,DAC系统的生命周期水耗、材料消耗及土地利用等伴生环境影响也受到关注,初步估算DAC技术的水耗范围在0~50 Gt/Gt CO_(2),利用光伏、风电等可再生能源驱动DAC系统会导致其生命周期土地利用面积大幅增加。最后,对DAC生命周期评价发展趋势与挑战进行了梳理并展望了未来研究方向。目前,针对DAC系统的生命周期环境影响评估研究仍处于起步阶段,缺乏标准化的分析框架及实际项目数据支撑,且亟需扩展针对新型DAC技术的生命周期评价,DAC动态生命周期评价以及DAC与其他负排放技术的对比分析研究。 展开更多
关键词 空气碳捕集 生命周期评价 碳移除 负排放 环境影响
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耦合碳捕集的直接空冷燃煤机组特性分析和背压优化
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作者 朱明娟 刘煜东 +1 位作者 吴啸 沈炯 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第14期5471-5482,共12页
配置碳捕集技术将大幅改变直接空冷燃煤机组中汽机–给水和冷端系统的工质与能量分配,导致安全风险和经济损失。为提高耦合碳捕集的直接空冷燃煤机组发电效率,该文建立发电–碳捕集系统的全工况动态机理模型,分析变捕集率条件下子系统... 配置碳捕集技术将大幅改变直接空冷燃煤机组中汽机–给水和冷端系统的工质与能量分配,导致安全风险和经济损失。为提高耦合碳捕集的直接空冷燃煤机组发电效率,该文建立发电–碳捕集系统的全工况动态机理模型,分析变捕集率条件下子系统状态和整体经济性,揭示出捕集率对背压–发电功率和背压–风机耗功的影响规律,提出以热耗率最小为优化目标,以捕集率、锅炉负荷和环境参数为边界条件的背压优化方法。结果表明:每增大1%的CO_(2)捕集率对应1.06MW发电功率损失和15.2kJ/(kW·h)热耗率增量;背压优化降低了发电热耗约200~260kJ/(kW·h);捕集率为90%时,最优背压低至3.85kPa;高温、大风和高负荷时,捕集率的变化对最优背压影响较大。结果可为空冷燃煤–碳捕集整体系统的变工况高效运行提供决策依据。 展开更多
关键词 直接空冷凝汽器 燃煤机组 化学吸收碳捕集 机理建模 特性分析 背压优化
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钢渣矿化固化二氧化碳研究现状及展望 被引量:2
16
作者 谢元涛 封孝信 《金属矿山》 CAS 北大核心 2023年第11期45-54,共10页
近10 a来,碱性固体废弃物矿化固化CO_(2)技术得到了迅速发展,被认为是稳定固废和对抗全球变暖的有效技术之一。钢渣作为一种高产量的富钙固废,在该技术中的应用具有较高经济价值和重要社会意义。综述了钢渣矿化固化CO_(2)的方法,包括直... 近10 a来,碱性固体废弃物矿化固化CO_(2)技术得到了迅速发展,被认为是稳定固废和对抗全球变暖的有效技术之一。钢渣作为一种高产量的富钙固废,在该技术中的应用具有较高经济价值和重要社会意义。综述了钢渣矿化固化CO_(2)的方法,包括直接矿化法与间接矿化法。首先分析了直接矿化法中的湿法与干法2种途径,认为湿法矿化效率优于干法矿化,其中反应温度、时间、钢渣粒径和液固比等因素都会影响钢渣中钙镁离子的扩散和与CO_(2)反应的速度,现阶段提高湿法矿化效率的原理基本可归结为促进矿化反应向正反应方向进行。之后分析了间接矿化法中钢渣离子浸出和浸出液固碳2个重要步骤,认为固碳效率很大程度上取决于钙镁离子的浸出率,随后总结了强酸性及弱酸性环境对离子浸出的影响,以及现阶段浸出液固碳工艺路线及优化方式。最后展望了未来研究方向:完善钢渣固碳的热力学和动力学理论体系,开展中大规模的工业化试点研究和开发固碳后钢渣的高值化应用途径等,为实现钢渣固碳的工业化建设提供指导。 展开更多
关键词 钢渣 二氧化碳捕获与封存 直接矿化 间接矿化
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Combating Climate Change and Global Warming for a Sustainable Living in Harmony with Nature 被引量:1
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作者 V.Balaram 《Journal of Geographical Research》 2023年第3期1-17,共17页
As humanity has been polluting the atmosphere with greenhouse gases,the planet is getting warmed up which is triggering the frequency and the intensity of extreme events like heat waves,dry conditions,wildfires,cyclon... As humanity has been polluting the atmosphere with greenhouse gases,the planet is getting warmed up which is triggering the frequency and the intensity of extreme events like heat waves,dry conditions,wildfires,cyclones,tornadoes,lightning,and massive flooding all over the planet Earth.There is considerable evidence that the concentration of greenhouse gases,especially that of CO_(2) has steadily increased in the atmosphere as a result of the indiscriminate use of fossil fuels around the world particularly during the last 70 years.The glaciers in the high mountain and polar regions are diminishing fast,sea levels are rising,and food production is being affected severely in certain parts of the world.In fact,the changing climate has currently become one of the major threats to the survival of civilization.The world scientific communities are warning of a climate emergency and requesting the decision makers to promptly respond and act to sustain life on planet Earth.To deliver net zero emissions by the year 2050,the whole world must phase out the technologies such as coal-powered thermal plants and diesel/petrol/gasoline-powered vehicles which release abundant amounts of CO_(2) and other greenhouse gases into the atmosphere and invest in the development of clean energies such as hydel,wind,solar,space-solar,and nuclear energies.This transition to a low-carbon economy with the help of these technologies together with other technologies such as hydrogen fuel,fuel cells,electric vehicles,and massive plantations is expected to take our planet Earth to a safe zone in the coming 20-30 years. 展开更多
关键词 Greenhouse gases Ocean acidification Diminishing of glaciers Sea level rise carbon capture direct air capture Critical minerals in deep-sea
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电厂烟气水回收工艺技术路线 被引量:1
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作者 金生祥 张劲松 +2 位作者 刘鹏飞 岳海 李俊 《广东化工》 CAS 2023年第1期176-178,161,共4页
电厂排放的烟气含有大量的水,从烟气中回收水是人们关注的焦点,目前烟气水回收技术主要有冷凝法(换热器间接冷凝法、直接冷凝法)、吸收剂法、膜法(膜分离法、TMC法、膜冷凝法)等工艺技术。换热器间接冷凝法的材料选择比较关键,选用氟塑... 电厂排放的烟气含有大量的水,从烟气中回收水是人们关注的焦点,目前烟气水回收技术主要有冷凝法(换热器间接冷凝法、直接冷凝法)、吸收剂法、膜法(膜分离法、TMC法、膜冷凝法)等工艺技术。换热器间接冷凝法的材料选择比较关键,选用氟塑料换热器是一种解决方案。吸收剂吸收法能耗高。膜法回收是研究的热点,但膜材料的成本高,膜材料的耐用性需要进行深入研究。已经工业应用的烟气直接冷凝水回收技术,具有投资少、运行成本低、设备简单、能二次脱除污染物等特点,该技术可以作为吸收法捕集CO_(2)的前处理工艺技术。 展开更多
关键词 烟气 水回收 烟气直接冷凝 喷淋 膜法 节能 碳捕集
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电厂烟气低浓度CO2的粉煤灰直接液相矿化技术 被引量:9
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作者 王晓龙 刘蓉 +3 位作者 王琪 李旭 刘练波 郜时旺 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期104-109,共6页
以粉煤灰为原料采用直接液相法矿化封存燃煤电厂烟气中CO2是一种适合我国国情的新型CO2捕集与利用一体化技术。本文考察了粉煤灰物相组成、温度、固液比、气速、压力等工艺条件对矿化反应的影响,采用X射线粉末衍射、热重分析等手段研究... 以粉煤灰为原料采用直接液相法矿化封存燃煤电厂烟气中CO2是一种适合我国国情的新型CO2捕集与利用一体化技术。本文考察了粉煤灰物相组成、温度、固液比、气速、压力等工艺条件对矿化反应的影响,采用X射线粉末衍射、热重分析等手段研究了温和条件下粉煤灰的矿化反应机制。研究表明,增大悬浮液固液比能够有效增加CO2捕集能力但是会降低钙的转化率;烟气流速超过一定值后,CO2溶解成为决速步,Ca转化率达到饱和;温度对矿化反应有重要影响,对工艺温度条件的研究是进一步提高矿化反应效果的关键。当反应条件为温度60℃、固液比100 g/L、烟气流速350 mL/min时,北京粉煤灰对CO2的封存能力达到最大值(66 kg CO2/t粉煤灰,ςCa=50.86%)。基于该技术设计了5万t/a CO2直接液相矿化装置,估算了设备投资和运行成本。与国外采用天然矿石原料的CO2矿化技术相比,该技术反应条件更加温和,同时实现粉煤灰利用与温室气体减排,技术前景广阔,对我国未来实行碳中和目标具有价值。 展开更多
关键词 粉煤灰 CO2 捕集 直接液相 矿化封存
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超低浓度气氛中CO_2吸附动力学影响因素分析 被引量:3
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作者 刘军 孟桂祥 +3 位作者 姚胜 王祝成 徐凯 韩国庆 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期3092-3099,共8页
为对抗全球变暖并控制CO_2排放,针对超低浓度气氛中CO_2吸附速率慢、动力学性能差等问题,基于湿法再生技术,系统分析了湿法再生技术中CO_2吸附动力学若干影响因素。通过实验分析与理论模型相结合的方法,研究结构参数、温度及湿度对CO_2... 为对抗全球变暖并控制CO_2排放,针对超低浓度气氛中CO_2吸附速率慢、动力学性能差等问题,基于湿法再生技术,系统分析了湿法再生技术中CO_2吸附动力学若干影响因素。通过实验分析与理论模型相结合的方法,研究结构参数、温度及湿度对CO_2吸附的多重影响机制。采用相转化法制备CO_2吸附薄膜,并通过优化及筛选,获得界面结构可控、官能团可调的异相吸附多孔薄膜,实现了CO_2的可逆吸附。针对异相结构吸附剂吸附CO_2过程中传质步骤复杂,描述困难的问题,对传统的缩核模型进行改进,用来描述CO_2吸附反应过程,得到CO_2吸附过程中各部分阻力大小,同时试验获得了结构参数、温度、湿度等对总传质系数及单个步骤(扩散和反应)传质系数的影响规律。结果表明CO_2吸附过程中产物层扩散阻力所占份额较大,而膜扩散阻力所占份额较小,表明下一步吸附剂的优化应重点降低产物层扩散阻力。 展开更多
关键词 二氧化碳捕集 空气捕集 湿法再生吸附 动力学
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