阿拉伯联合酋长国的研究人员开发并验证了一种工具,用于评估新开发的燃烧后CO吸附剂的潜在性能和经济可行性2捕捉。

该工具由Ahmed Al Hajaj卢尔德织女星和哈利法科技大学的同事们,将分子模拟与动态过程模型集成在一起。分子模拟为筛选材料生成分子水平的吸附数据,而动态过程模型同时优化操作条件并提供技术经济分析。

Al Hajaj解释说,目前“大多数这些材料只在实验室规模和有限的操作条件下进行评估,不知道它们在工业条件下的实际表现如何。”“一般来说,只有更成熟的沸石吸附剂在中试规模上进行了广泛的测试。现有的吸附剂评估模型往往不能适当考虑设备的大小、操作变量和成本,导致工艺放大后性能不一致。

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来源:©Ahmed Alhajaj and Lourdes Vega/哈利法科技大学

多尺度建模方法集成了使用不同时间尺度的模型来筛选固体基燃烧后CO吸附剂2捕获

为了克服之前模型的局限性,Khalifa团队考虑了非货币化的关键性能指标,包括CO的纯度2捕获的CO数量2回收和捕获过程所需的能量。这些指标与CO等货币化指标结合在一起2捕获和压缩成本,以全面了解吸附剂在工业规模上的碳捕获适用性。维加说:“我们的目标是研究一种材料在达到美国能源部的回收率和纯度分别为90%和95%的目标时的能力,以及在工业规模水平上的权衡,以一种预测的方式,而不需要进行实验实施来测试它们。”

为了证明多尺度模型的实用性,研究小组用它来评估五种吸附剂材料,包括碳基吸附剂、传统沸石和金属有机框架(MOFs)。然后,他们在一个商业规模的碳捕获系统中,用干燥的烟道气测试了这些材料。在所研究的吸附剂中,MOF UTSA-16的性能与传统的13X沸石一样,在工业上得到了广泛的应用。然而,由于与合成MOFs相关的成本,13X沸石仍然是性能最好的低成本材料。

Kyra Sedransk Campbell英国谢菲尔德大学的可持续能源和资源工程专家评论说,这种方法“在某种程度上解决了一个问题,即制造一种令人惊叹的材料不一定能在工业规模上转化,这是非常有用的……这些方法肯定会引起许多工业研发部门的共鸣,作为一种建立材料和技术可行性的机制。”

尽管Campbell认识到在研究的一开始就需要考虑新发现的商业可行性,但对于研究人员是否应该放弃对被认为不可行的技术的进一步研究,他仍然持谨慎态度。“作为一名科学家,你必须问这样一个问题:我们是否应该停止研究从我们目前的角度看不可行的东西?”这样做的风险在于,我们专注于我们目前知道可以实现的目标,而没有“远大的梦想”。与此同时,我们需要对一些短期和中期的材料持现实态度。