NETL已經(jīng)啟動了一項為期四年的計劃，開發(fā)直接空氣捕獲(Direct Air Capture，DAC)過程，該過程集成了實驗室廣泛的材料設(shè)計、計算材料設(shè)計、計算流體動力學(xué)和過程系統(tǒng)設(shè)計研究組合的專業(yè)知識，以推進一項將從大氣中去除二氧化碳(CO2)的尖端技術(shù)。
DAC技術(shù)使用吸附劑直接從空氣中吸收二氧化碳，而不是在發(fā)電廠或工業(yè)設(shè)施中捕獲溫室氣體的點源捕獲過程。雖然點源捕集需要作為脫碳工作的一部分有效部署，但DAC技術(shù)對于平衡農(nóng)業(yè)、航運和航空等難以脫碳的行業(yè)以及解決遺留排放問題至關(guān)重要。
雖然由于環(huán)境空氣中的二氧化碳濃度較低(僅為百萬分之400)，DAC比點源捕獲更具挑戰(zhàn)性和成本更高，但DAC在位置方面具有靈活性。DAC工廠可以建在任何有低碳能源的地方，為其運行提供動力，并可獲得安全的二氧化碳儲存資源或轉(zhuǎn)化機會。
“我們是基于NETL開發(fā)的一種創(chuàng)新吸附劑。NETL的Jan Steckel博士說:“我們的吸附劑具有高二氧化碳吸收率，快速動力學(xué)和低溫再生性能，已經(jīng)證明了數(shù)百次循環(huán)的性能。
有源DAC接觸器在吸附步驟中使用風(fēng)扇或鼓風(fēng)機使空氣通過吸附材料。由于通過接觸器材料移動大量空氣的能量成本，重要的是接觸器的幾何形狀允許從空氣中快速吸收，而不會對空氣流動產(chǎn)生阻力，這將增加所需的能量。NETL吸附劑的一個獨特優(yōu)勢是它可以形成多種形狀，如濕紡纖維、平板纖維或電紡成多孔纖維墊。NETL的團隊正在使用協(xié)作過程將吸附劑開發(fā)成低成本的接觸器幾何形狀，從而實現(xiàn)高效、低壓降的吸附過程。
“我們正在利用實驗室著名的開源MFiX計算流動力學(xué)軟件，通過運行多相流模擬來幫助設(shè)計吸收器，”Steckel說。
在DAC工藝中，在再生步驟中從吸附劑中收集二氧化碳。再生通常依靠加熱吸附劑來釋放二氧化碳。不幸的是，加熱也會導(dǎo)致吸附劑的不良降解。由于NETL的吸附劑配方，再生可以在相對較低的溫度下進行，不太可能導(dǎo)致吸附劑降解。
先進的建模支持通過開發(fā)嚴格的、優(yōu)化的屬性模型來幫助指導(dǎo)DAC技術(shù)的開發(fā)(包括解吸過程的設(shè)計)。這將使開發(fā)人員能夠了解再生協(xié)議對流程成本的影響，指導(dǎo)技術(shù)開發(fā)并降低與規(guī)模擴大相關(guān)的風(fēng)險。
該組合研究的一個主要影響是開發(fā)了DAC演示模塊，用于在26年的DAC中心進行測試?！薄巴ㄟ^利用不同NETL團隊的廣泛專業(yè)知識和能力，促進整個組織的綜合協(xié)作，以及與行業(yè)合作伙伴的早期接觸，這種總體影響成為可能。這一結(jié)果也將帶來與該項目相關(guān)的多尺度建模技術(shù)的相關(guān)好處，這些技術(shù)將提供給贊助商和社區(qū)成員?！?/span>
該項目的目標是將材料和系統(tǒng)授權(quán)給能夠擴大技術(shù)規(guī)模并執(zhí)行商業(yè)DAC操作的實體。
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