英國利茲大學X射線技術研究用于低成本大規模碳捕獲

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英國利茲大學X射線技術研究用于低成本大規模碳捕獲

英國利茲大學（University of Leeds）研究人員采用英國國家同步加速器“鉆石光源（Diamond Light Source）”用于低成本碳捕獲方法改進。研究組對氧化鈣基（CaO-based）二氧化碳吸附劑效率加以研究，并將最新研究成果發表在《能源與環境科學（Energy&Environmental Science）》期刊上，對其中一種相關重要機制予以闡述，用于提高碳捕獲和儲存方法效率。

由Valerie Dupont與Tim Comyn博士領導的工程系研究小組實施了一系列“鉆石光源”高分辨率粉末衍射（powder diffraction）光束相關實驗，采用強X射線對氧化鈣基吸附劑碳捕獲和水合作用展開納米級研究，提出了氧化鈣與水在水合作用過程中的交互（interaction）機制。

氧化鈣基吸附劑因其成本低、量大、吸收能力強、反應迅速等特點在后燃燒碳捕獲和預燃燒碳捕獲2種技術使用過程中得到廣泛應用。在400～800℃的溫度范圍內可快速吸收二氧化碳形成碳酸鈣，繼后釋放二氧化碳可實現再利用，二氧化碳可進行壓縮和儲存。在應用現有的后燃燒碳捕獲技術時，發電廠煙道氣在通過煙道時采用溶劑作為過濾器將其中的二氧化碳進行過濾，在加熱前溶劑吸收二氧化碳并釋放水蒸汽。而在預燃燒碳捕獲技術應用過程中，在化石燃料燃燒前使用催化轉爐（catalytic converter）去除二氧化碳。使用上述方法可令發電廠減少80%～90%的二氧化碳排放量。

然而，經過多次碳捕獲及循環利用，吸收劑捕獲能力會由于在燒結（sintering）過程中粉末形成固體導致表面積減小而有所下降。雖然通過水合作用（hydration）其表面積有所恢復，但機械強度將有所會減弱。如果能夠解決上述難題，氧化鈣基吸附劑可投入低成本碳捕獲的大規模應用。Comyn博士表示，研究發現在氫氧化鈣形成階段由于應力（stress）很大引起分裂（disintegration）并形成納米級晶體，該結果有助于增強對氧化鈣在水蒸氣存在情況下捕獲/分裂情況的了解。下一步將研究吸收劑改進新方法，并將其應用于其他系統。使用“鉆石光源”高分辨率粉末衍射光束進行試驗是上述發現的關鍵所在。若采用傳統X射線，則獲得寬峰（broad peak）數據，如此將無法完成上述研究。通過對數據峰形（peak shape）予以詳細分析，所測定的衍生參數對于燒結/分裂機制研究至關重要。

摘譯自互聯網