低成本二氧化碳膜捕集技術(shù)將進(jìn)行工程規(guī)模放大

美國燃?xì)饧夹g(shù)研究院（GTI）和俄亥俄州立大學(xué)將共同承擔(dān)一個(gè)工程規(guī)模的碳捕集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和測試，該項(xiàng)目在懷俄明州綜合測試中心對燃煤煙氣進(jìn)行測試。

俄亥俄州立大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的二氧化碳選擇膜，由一層非揮發(fā)性的、含氨基的化合物覆蓋在納米多孔聚合物載體上組成。當(dāng)含二氧化碳的煙氣與膜接觸時(shí)，二氧化碳分子通過與膜中的氨基結(jié)合溶解到膜中，形成質(zhì)子化胺陽離子和碳酸氫根陰離子。然后，二氧化碳分子從一個(gè)共價(jià)結(jié)合的氨基位點(diǎn)躍遷到隨后的相鄰位點(diǎn)，在該位點(diǎn)，二氧化碳與一個(gè)在膜上擴(kuò)散的移動(dòng)載體（一個(gè)氨基酸鹽）反應(yīng)。當(dāng)二氧化碳從氨基位置解吸時(shí)，就釋放到膜的低壓側(cè)，而氨基留在膜中。由于其他煙氣組分的跨膜擴(kuò)散非常緩慢，因此該膜可以選擇性地將二氧化碳從煙氣流中分離出來。

俄亥俄州立大學(xué)教授Winston Ho解釋稱，這種膜分離法具有以下一些優(yōu)勢：該膜將二氧化碳在氨基上的吸附和解吸合并成了一步，不需像傳統(tǒng)吸收法那樣進(jìn)行胺再生，因此可以降低能耗；此外，膜系統(tǒng)可以連續(xù)運(yùn)行，而采用溶液吸收法進(jìn)行碳捕集則需要吸收和再生兩步運(yùn)行。同時(shí)，通過使用大量異丙基將氨基轉(zhuǎn)化為空間位阻胺，可以提高二氧化碳的吸附能力。

在測試項(xiàng)目中，俄亥俄州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)將這種薄膜材料制成螺旋纏繞組件，計(jì)劃使二氧化碳捕集純度達(dá)到95%、每噸二氧化碳捕集成本為30美元的目標(biāo)。業(yè)內(nèi)人士表示，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中開展工程規(guī)模的研究將有助于驗(yàn)證該系統(tǒng)的市場可行性，有助于其進(jìn)一步在公用事業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域的新舊裝置上應(yīng)用。