英國利茲大學(xué)X射線技術(shù)研究用于低成本大規(guī)模碳捕獲

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英國利茲大學(xué)X射線技術(shù)研究用于低成本大規(guī)模碳捕獲

英國利茲大學(xué)（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(jìn)。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(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)（Energy&Environmental Science）》期刊上，對其中一種相關(guān)重要機(jī)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(lǐng)導(dǎo)的工程系研究小組實(shí)施了一系列“鉆石光源”高分辨率粉末衍射（powder diffraction）光束相關(guān)實(shí)驗(yàn)，采用強(qiáng)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(jī)制。

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

然而，經(jīng)過多次碳捕獲及循環(huán)利用，吸收劑捕獲能力會由于在燒結(jié)（sintering）過程中粉末形成固體導(dǎo)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(fù)，但機(jī)械強(qiáng)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(guī)模應(yīng)用。Comyn博士表示，研究發(fā)現(xiàn)在氫氧化鈣形成階段由于應(yīng)力（stress）很大引起分裂（disintegration）并形成納米級晶體，該結(jié)果有助于增強(qiáng)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(jìn)新方法，并將其應(yīng)用于其他系統(tǒng)。使用“鉆石光源”高分辨率粉末衍射光束進(jìn)行試驗(yàn)是上述發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵所在。若采用傳統(tǒng)X射線，則獲得寬峰（broad peak）數(shù)據(jù)，如此將無法完成上述研究。通過對數(shù)據(jù)峰形（peak shape）予以詳細(xì)分析，所測定的衍生參數(shù)對于燒結(jié)/分裂機(jī)制研究至關(guān)重要。

摘譯自互聯(lián)網(wǎng)