美國能源部投入7200萬美元支持碳捕集技術研發

 

該領域將投入2100萬美元支持18個研發項目，具體包括：（1）使用新型結構化吸附劑進行DAC，設計建造和運行一個捕集能力為30千克/天的DAC系統，在可再生能源發電廠進行現場測試，收集實際條件下新工藝和材料的運行數據，用于技術經濟性和生命周期分析；（2）開發用于DAC的先進集成網狀吸附劑涂層系統，將金屬有機框架（MOF）吸附劑和吸附劑粘結劑漿液涂料相結合，用于空氣中的碳捕集；（3）開發和測試MIL-101(Cr)基吸附劑，以粉末形式存在于聚合物/MOF復合纖維中和整料表面；（4）示范連續移動的DAC系統，對其特有的機械組件進行原型設計并完善工藝，評估對材料壽命的影響，并進行成本評估，確定關鍵性能指標；（5）進行DAC新方法的堿度波動實驗，將示范從空氣中直接捕集CO2并釋放至濃縮CO2環境中的新方法，該方法涉及低成本堿性水溶液堿度的變化；（6）開發用于DAC的高滲透性、超薄選擇性混合聚合物膜，通過實驗和過程模擬，研究膜性能（厚度、滲透性、選擇性等）和處理條件（溫度、壓力、濕度、氣體成分、流速等）的影響；（7）利用計算工具、材料表征和實驗室規模測試來優化吸附劑材料，以確定其在DAC運行條件下的性能，與當前最先進DAC技術相比，將大大減少系統的能源需求；（8）設計、制造和現場測試直接從空氣中捕集CO2和水的系統；（9）開發用于DAC的可調、快速吸收的氨基聚合物氣凝膠吸附劑，該固體吸附劑將達到4毫摩爾/克的平衡吸收容量、0.15毫摩爾/克/分鐘的吸收速率，且其抗氧化性是最先進的聚乙烯亞胺的7倍；（10）開發一種創新的吸附劑結構，可以將胺吸附劑置于多孔電紡纖維中的分級納米多孔膠囊結構中；（11）開發用于DAC的先進固體吸附劑，將開發兩種不同的新型材料（MOF和含磷樹狀大分子），具有耐用、高容量、可再生等優點；（12）擴大DAC系統規模并整合已通過實驗室驗證的固態胺CO2吸附-脫附接觸器技術，最終目標是在集成現場設備中測試現有DAC材料來降低DAC成本，這些設備產生的CO2純度在95%以上；（13）開發高度多孔的膜吸附劑，含有親二氧化碳聚合物和自組裝無機納米籠，可通過無電太陽能加熱和輻射冷卻快速變溫吸附，實現經濟有效的DAC；（14）開發用于DAC的低再生溫度吸附劑，該吸附劑為離子液體催化的胺摻雜固體吸附劑，可在80-90℃的解吸溫度下將CO2解吸速率提高幾個數量級，可將吸附劑再生所需的能量減少20%以上，具備利用廢熱進行再生的潛力，同時可延長吸附劑壽命/穩定性；（15）結合最先進的無水納米流體溶劑和靜電紡絲技術，開發用于DAC的下一代纖維包封納米混合材料，具有選擇性水排斥作用；（16）開發用于DAC的環境溫度下低真空變壓吸附的胺吸附劑，這一概念還可擴展至從化工和天然氣工業的工藝流中分離酸性氣體和含硫氣體分子；（17）開發一種使用聚（芳基哌啶）（PAP）離聚物的電化學驅動式CO2分離裝置，將在環境條件下連續分離空氣中的CO2，還將對PAP離聚物中的CO2、碳酸氫鹽、碳酸鹽和氫氧化物的動力學、熱力學和傳輸特性進行表征；（18）開發一種用于DAC的增強型去極化電膜系統，與最先進的DAC技術相比，可降低30%的能耗。