“碳捕获、利用与封存”专题_中国煤炭行业知识服务平台

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“碳捕获、利用与封存”专题

来源：洁净煤技术

行业视野: 碳中和
类别; 101个
关键词; 107位
专家; 22篇
论文; 24274IP
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固体吸附剂捕集CO2的研究进展

作者(Author)：江涛, 魏小娟, 王胜平, 马新宾

摘要：化石燃料的大规模使用造成了CO2排放量逐年递增，其作为温室气体的主要成分加速了全球变暖及气候变化。CO2的捕集、利用与存储（Carbon Capture, Utilization and Storage，简称CCUS）技术作为降低碳排放的有效方法，受到广泛关注。在诸多减少CO2排放量的方法中，吸附法分离脱除CO2具备良好的应用前景。固体吸附材料具有操作温度广、不易腐蚀设备、循环使用过程中产生的废物较少且易于处理等优点，被认为是理想的CO2捕集材料。综述了3种类型的CO2固体吸附剂的研究进展，包括低温、中温和高温固体吸附剂，指出了其优点和局限性及强化CO2吸附性能与循环稳定性的措施。通常来说高压对低温固体吸附剂更加有利，但此条件下其选择性较差，且气流中存在的水分会水解某些吸附剂中的配位键，并与CO2产生竞争吸附，导致CO2吸附性能下降。因此低温吸附剂的吸附能力、吸附选择性和水热稳定性是研究重点。中温固体吸附剂中，类水滑石材料面临的挑战在于其独特的氢键堆积结构限制了其吸附容量进一步提高，而MgO吸附剂由于缺少基础活性位点以及固有的高晶格焓同样导致其吸附性能与吸附动力学较差。故中温吸附剂需要优先解决其低吸附能力和低循环稳定性的问题。高温固体吸附剂中，Li4SiO4吸附剂相比于Li2ZrO3吸附剂具备更低的制备成本以及更高的吸附容量，但2者皆面临动力学限制问题。CaO基吸附剂由于其理论吸附容量高、适用范围广、成本低廉、无毒、具备快速的吸附动力学特性等优点受到广泛关注。而在CO2吸附/脱附多循环过程中，钙基吸附剂由颗粒烧结引发的热失活以及颗粒磨损问题是限制其进一步发展的最大障碍。针对这些问题可采用高温预处理、水合作用、化学掺杂、酸改性等方式来提高其吸附性能与多循环稳定性。此外，造粒及规模化制备技术是提高其工业应用潜力需解决的瓶颈问题。

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2022年第01期

1193

677
煤基固废合成沸石分子筛捕集CO2研究进展

作者(Author)：竹涛, 苑博, 郝伟翔, 韩一伟, 刘帅, 刘亚涛, 宋慧平

摘要：燃烧煤炭向大气中排放大量二氧化碳，造成极大的环境污染。固体吸附法可有效捕集CO2气体，具有成本低、易操作、回收率高等优点，是末端治理去除CO2的主要技术。煤基固废制备用于捕集CO2的沸石吸附剂，不仅有效缓解煤基固废对环境的污染问题，还能达到碳减排的目的。概述了以煤基固废为原料合成沸石分子筛捕集CO2的国内外研究进展。首先介绍了煤基固废合成沸石分子筛技术的研究现状及优缺点，然后对煤基固废沸石分子筛捕集CO2效果进行简述，阐述了影响煤基固废沸石分子筛捕集CO2性能的因素，并提出提升煤基固废沸石分子筛捕集CO2效果的路径，最后总结了目前煤基固废沸石分子筛捕集CO2技术存在的挑战，并展望了该领域未来的发展方向。

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2022年第01期

899

797
铜锌铝催化剂制备方法对CO2加氢反应性能影响

作者(Author)：任超, 徐波, 王安杰, 刘颖雅, 孙志超, 王瑶

摘要：采用溶胶-凝胶法和共沉淀法制备了一系列铜锌铝催化剂，并将其与ZSM-5分子筛联合使用，催化CO2加氢制低碳烯烃。对不同制备方法得到的铜锌铝催化剂进行N2物理吸附、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)表征，研究了其在CO2加氢反应中的催化性能，比较了不同催化剂制备方法对催化剂CO2加氢制低碳烯烃反应性能的影响。反应结果表明：不同催化剂的制备方法能显著影响所制备催化剂的CuO颗粒尺度、比表面积以及Cu组分分散度，进而影响CO2加氢反应的性能。该体系中铜锌铝催化剂对CO2转化率及CO选择性影响较大，但对碳氢化合物中低碳烯烃的选择性影响不大。溶胶-凝胶法中采用柠檬酸络合制备的催化剂在反应温度320 ℃，CO2∶H2=1∶3，空速3 600 mL/（g·h）条件下，CO2转化率为20.17%，碳氢化合物中低碳烯烃选择性为50.48%。共沉淀法中碳酸钠沉淀剂制备催化剂在相同反应条件下，CO2转化率为29.14%，碳氢化合物中低碳烯烃选择性为54.57%。

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2022年第01期

497

301
甲烷二氧化碳重整镍基催化剂的研究进展

作者(Author)：吴兴亮, 吕凌辉, 马清祥, 曾春阳, 赵天生

摘要：甲烷二氧化碳重整制合成气是对甲烷、二氧化碳这2种温室气体资源化利用的有效途径。近年来，研究最多的领域是关于该反应催化剂的开发，其中镍基催化剂的研究最广泛。为了全面了解甲烷二氧化碳重整反应及镍基催化剂的应用，介绍了甲烷二氧化碳重整反应的热力学研究及机理；分析了镍基催化剂的积碳原因及消碳途径；论述了镍基催化剂的载体、助剂、制备方法对催化剂催化性能的影响；最后对镍基催化剂未来的研究方向进行了展望。热力学研究结果显示，高温低压有利于甲烷二氧化碳重整反应的进行；针对甲烷二氧化碳重整反应的机理尚没有统一的定论，不同催化剂应用于该反应，作用机理也不同；镍基催化剂积碳主要由甲烷裂解反应、一氧化碳歧化反应及一氧化碳氧化还原反应产生，为解决积碳问题，从催化剂方面着手，通过调控催化剂性质抑制积碳；载体性质、助剂类型、制备方法不同会对镍基催化剂产生不同作用；镍基催化剂距离工业化应用还有一段距离，在未来发展中可优化催化剂制备条件，深入探究催化剂的积碳机理，理论与实践相结合，进一步探究镍基催化剂的性能。

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2021年第03期

509

567
合成NaY型沸石的CO2吸附特性

作者(Author)：孙锋, 王晨阳, 罗聪, 李小姗, 罗童

摘要：沸石类CO2吸附剂具有操作能耗低、对设备的腐蚀性小、循环性能稳定等优点，但存在气体吸附容量相对较小的不足。为了获取高效的沸石CO2吸附剂，需要采用先进合成方法提高沸石类吸附剂的CO2捕集能力以克服其吸附容量低的劣势。采用水热法合成了NaY型沸石吸附剂，对比了其与13X、4A型沸石的CO2吸附特性，研究了压力、温度以及溴化钠改性对CO2吸附能力的影响。结果表明，3种吸附剂的CO2吸附容量均随着温度的上升而下降，随着压力的增加而增加。在25 ℃、0.1 MPa条件下，NaY型沸石的CO2吸附容量最大，达到3.74 mmol/g。经过8次吸附-脱附循环后NaY型沸石的吸附性能最稳定，只下降了2.5%。采用溴化钠浸渍法对NaY型沸石进行了改性研究，发现溴化钠浸渍改性可以提高NaY型沸石吸附剂的CO2吸附容量。在一定范围内随着溴化钠溶液浓度的增加，改性吸附剂的CO2吸附容量增加。以0.1 mmol/g溴化钠溶液改性的吸附剂在25 ℃、0.1 MPa条件下具有4.05 mmol/g的CO2吸附容量，相较于未改性的NaY型吸附剂，其吸附容量提升了8.4%。但当溴化钠溶液浓度超过0.1 mmol/g时，进一步提高浓度对于吸附剂性能提升不明显。最佳的溴化钠浸渍改性NaY型沸石的浓度为0.1 mmol/g。

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2021年第03期

521

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限碳背景下燃煤电厂对策分析与电化学催化还原技术进展

作者(Author)：马双忱, 武凯, 刘畅, 别璇, 王智, 王雨菲, 李嘉雨

摘要：分析了目前CO2减排的压力和趋势，以电化学催化还原为技术核心，结合燃煤排放特点，对电化学体系进行了优选，提出限碳背景下燃煤电厂的减排策略。在缓解日益严峻的CO2减排和温室效应问题的同时，将大体量废弃的CO2转化为具有利用价值的产品是碳捕集与利用的必由之路。对CO2电化学催化还原技术的过程原理进行简要阐述，围绕电极、电解质、CO2溶解性、反应器形式进行讨论，结合电化学催化还原技术特点和燃煤电厂结构特征，对大体量、低浓度CO2电化学催化还原条件进行筛选，确定了以Cu基气体扩散电极-离子液体-连续式反应器为核心的基本电化学体系，进而提出燃煤电厂烟气中CO2电化学催化还原对策，但在向实际应用转化过程中该技术仍面临非理想气源中杂质的影响、还原电流密度低引发的产物生成速率慢、电极寿命短、产物多样性伴随的分离及提纯难度大等障碍，为面向应用的技术发展指明了研究方向。

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洁净煤技术

2021年第02期

1037

469
热助光催化CO2还原研究进展与展望

作者(Author)：赵江婷, 熊卓, 赵永椿, 张军营

摘要：光热催化是一种极具前途的CO2还原策略，可以利用太阳光谱的广泛吸收来激发热化学和光化学过程的结合，从而协同推动催化反应的进行，使得CO2在较为温和的条件下实现高效转换。作为光热催化的一种，在光催化中引入热能，可以提高太阳光利用率，促进载流子的激发和分离，加快反应分子扩散，从而提升反升性能。本文对当前光热催化CO2还原的概念和原理进行了分类，并对热助光催化还原CO2反应的研究现状进行了总结。基于反应产物的差异，介绍了热助光催化反应的催化剂选择，反应条件和反应机理，此外，还介绍了这类反应实验中关键的局部测温技术。最后对热助光催化CO2还原技术的发展进行了展望。

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洁净煤技术

2021年第02期

1812

606
空气中直接捕集CO2技术研究进展

作者(Author)：张杰, 郭伟, 张博, 张榕江, 杨伯伦, 吴志强

摘要：减少碳排放并推动碳中和是应对气候变化、促进经济社会绿色转型的重要途径之一，碳中和技术已成为工业界和学术界的关注焦点。目前碳捕集与封存主要对工业固定源排放的CO2进行处置捕集，而对占CO2总排放近50%的分布源CO2关注度不高。直接空气捕集（Direct air capture, DAC）技术不仅可对数以百万计的小型化石燃料燃烧装置以及数以亿计的交通工具等分布源排放的CO2进行捕集处理，还可有效降低大气中CO2浓度。笔者介绍了DAC的发展历史、研究现状以及发展趋势，综述了已有DAC技术的工艺流程以及反应装置，分析了DAC吸收/吸附材料的作用原理以及吸附效果，对比了DAC与其他碳捕集技术的成本并进行了技术经济性分析，指出目前限制DAC工业化应用的主要因素之一在于吸收/吸附材料和相关工艺成本过高。全面探究吸收/吸附材料稳定性、动力学、吸附容量、选择性、再生能量损失等综合性能，研发利于快速装载和卸载吸附剂的相关装置，开发成本低廉的工艺系统是目前DAC领域的发展方向和迫切需求。

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洁净煤技术

2021年第02期

3386

1531