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韓國(guó)能源研究院(KIER)清潔燃料研究所樸鐘浩博士的研究小組成功開發(fā)出了一種關(guān)鍵材料&工藝技術(shù)，可以顯著降低生產(chǎn)藍(lán)色氫所必需的二氧化碳的捕獲成本。
對(duì)清潔能源的關(guān)注主要集中在氫氣(H2)上，然而，目前大部分氫氣生產(chǎn)(超過(guò)90%)來(lái)自化石燃料，導(dǎo)致每生產(chǎn)1公斤氫氣就會(huì)產(chǎn)生10公斤二氧化碳。最終目標(biāo)是使用零碳排放的綠色氫。然而，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)限制得到解決之前，需要一種橋接技術(shù)。
最現(xiàn)實(shí)的替代方案是藍(lán)氫。藍(lán)氫是一種將生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳捕獲并儲(chǔ)存在地下或作為石化產(chǎn)品原料利用，從而防止二氧化碳釋放到大氣中的制氫方法。根據(jù)國(guó)際能源署的預(yù)測(cè)，到2050年，藍(lán)氫的供應(yīng)量預(yù)計(jì)將達(dá)到2億噸，從而每年減少13億噸的二氧化碳排放量。
韓國(guó)政府將于2024年6月啟動(dòng)世界上第一個(gè)清潔氫發(fā)電招標(biāo)市場(chǎng)，從綠色氫到藍(lán)色氫，所有類型的清潔氫都可以參與其中，以激活清潔氫產(chǎn)業(yè)。SK E&S計(jì)劃在保寧液化天然氣(LNG)終端附近建立藍(lán)色氫氣生產(chǎn)工廠，每年生產(chǎn)25萬(wàn)噸藍(lán)色氫氣。
KIER研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)提高從廢氣中捕獲二氧化碳的選擇性和傳統(tǒng)二氧化碳捕獲過(guò)程中使用的吸附劑的低吸附能力，提高了該過(guò)程的整體效率。通過(guò)在該過(guò)程中使用開發(fā)的吸附劑，能夠以比商業(yè)吸附劑高4.6倍以上的選擇性精確捕獲二氧化碳，同時(shí)保持與商業(yè)吸附劑相當(dāng)?shù)奈侥芰Α?/strong>
在傳統(tǒng)的二氧化碳捕獲過(guò)程中使用的商業(yè)吸附劑具有折衷的缺點(diǎn)；CO2相對(duì)于其他氣體組分的選擇性，特別是氫氣生產(chǎn)過(guò)程中的CH4，以及吸附工作能力。具有高CO2選擇性的常規(guī)吸附劑表現(xiàn)出低的吸附工作能力，反之亦然。由于這些缺點(diǎn)，有必要擴(kuò)大捕獲設(shè)施以增加捕獲的二氧化碳量，這使得很難達(dá)到預(yù)期效率的提高，例如根據(jù)設(shè)備的縮小而節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本。
為了克服這些挑戰(zhàn)，KIER研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種具有極性表面特性的吸附劑，同時(shí)優(yōu)化二氧化碳的結(jié)合能，以最大限度地提高有效吸附工作能力。吸附劑通過(guò)靜電吸引來(lái)捕獲分子。開發(fā)的吸附劑被設(shè)計(jì)成極性的，即通過(guò)最大限度地減少對(duì)甲烷的吸引力，甲烷的四極矩接近于零，同時(shí)保持對(duì)二氧化碳的親和力。
研究團(tuán)隊(duì)還利用開發(fā)的吸附劑開發(fā)了真空變壓吸附（VPSA）工藝技術(shù)。通過(guò)在優(yōu)化條件下的連續(xù)操作，成功捕獲并生產(chǎn)了純度超過(guò)99%的二氧化碳，回收率為92%。相反，傳統(tǒng)吸附劑在96%的純度下只能回收67%的二氧化碳，而開發(fā)的吸附劑顯著提高了純度和回收率，大大提高了工藝效率。
特別是，捕獲和生產(chǎn)高純度二氧化碳所需的功耗顯著降低。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，每噸二氧化碳大約需要40KWh（40KWh/噸二氧化碳）。與美國(guó)領(lǐng)先公司Air Products的技術(shù)相比，這將用電量減少了一半，后者需要83KWh/噸二氧化碳。因此，捕獲成本也可以減半。
韓國(guó)能源研究院(KIER)
首席研究員樸正浩博士說(shuō)：
“通過(guò)將本次開發(fā)的吸附劑與我們研究人員擁有的加氫裝置設(shè)計(jì)技術(shù)和工藝開發(fā)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。”
“有可能以每年100萬(wàn)噸的規(guī)模生產(chǎn)藍(lán)氫，每噸二氧化碳的捕獲成本不到30美元。我們的目標(biāo)是通過(guò)確保超越先進(jìn)技術(shù)的國(guó)內(nèi)技術(shù)來(lái)引領(lǐng)藍(lán)色氫氣生產(chǎn)市場(chǎng)，我們將努力為到2050年實(shí)現(xiàn)碳中和做出貢獻(xiàn)。”
（素材來(lái)自：KIER 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合） |
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