《煤炭科学技术》“CCUS”研究领域 | 热文精选

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《煤炭科学技术》“CCUS”研究领域 | 热文精选

来源：煤炭科学技术

为协助读者了解CCUS（碳捕集、利用与封存技术）研究领域内的研究热点和前沿问题，促进学术交流与合作，编辑部整理了14篇《煤炭科学技术》2022年至今刊出的“CCUS”研究领域最受关注论文，以飨读者。

行业视野: 煤炭科学技术
类别; 60个
关键词; 80位
专家; 14篇
论文; 2876IP
点击量; 7567次
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我国微藻固定烟气ＣＯ２潜力时空格局分析

作者(Author)：万伟华, 程军, 郭王彪

摘要：微藻固定烟气CO2技术是温室气体控制领域的国际前沿研究热点和高技术竞争焦点，对我国发展低碳经济和节能减排具有重要意义。为促进微藻固定烟气CO2技术在全国范围内的推广使用，研究基于内蒙古鄂尔多斯螺旋藻产业园内CO2固定速率实测数据，模拟得出光照强度、平均气温和日照时长等气象要素对微藻固定烟气CO2潜力的相互作用模型，并将该模型应用至全国范围。通过地理空间显示、全局空间自相关、局部空间自相关等手段与方法，探索分析全国361个行政区划研究单元内微藻固定烟气CO2潜力的时空分异特征及影响因素。结果表明：① 从影响因素分析来看，光照强度对微藻固定烟气CO2潜力的影响效果最大，平均气温其次，日照时长最弱。② 从时空变化规律来看，全国不同行政区划研究单元微藻固定烟气CO2潜力呈现“夏秋季潜力大、冬春季潜力小”的特点。③ 从空间分异规律和集聚特征来看，各地区分时段的微藻固定烟气CO2潜力呈现出差异化分布的空间格局，在区域上呈现不同的变化趋势；空间集聚特征上，全国范围内微藻固定烟气CO2潜力存在显著的集聚效应，呈现出“高-高集聚”和“低-低集聚”特征。研究对我国微藻固定烟气CO2潜力的时空格局、影响因素进行了综合分析，对于该技术在全国的广泛推广具有一定的指导意义。

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2022年第06期

275

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金属有机骨架材料（MOFs）CO2捕集和转化研究进展

作者(Author)：刘丰盛, 董昊, 王涛, 黄炜

摘要：社会和工业现代化的进步，CO2及其他温室气体的排放日益增加，导致温室效应严重、自然灾害频发。为了减少碳排放，大力发展碳捕集、利用与封存技术（CCUS）势在必行。目前，常用的CO2捕集方法包括吸附分离法、化学吸收法、膜分离法、CO2直接转化等。其中，开发高效、稳定的吸附剂与催化材料是各种捕集技术优化的关键。详细综述了金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）在CO2捕集和转化中的应用，分析了目前研究的最新进展，揭示了应用过程存在的问题和解决方法。其中双金属MOFs较单金属具有更多的金属缺陷位及L酸含量，在CO2吸附分离和催化反应中表现出良好的优势。功能化修饰法可以针对不同CO2捕集技术的需求进行对应改性，拥有较高的成功率，尤其是后功能化法，因其改性方法简单、结构维持较好被广泛应用于CO2捕集的各种方法中。前功能化法是最理想的MOFs改性方法，尤其是配体功能化，可以从结构上改变MOFs对CO2的亲和性，但其结构的维持是目前研究的一大难点。MOFs纳米流体吸收剂的制备可有效增加吸收剂内部的传热传质，改善传统纳米颗粒的团聚现象，有利于稳定悬浮液的形成，增加了CO2吸收量，但吸收剂的黏性控制是目前研究的壁垒。另外，作为膜分离法中的填充材料，MOFs因其良好的相容性及丰富的表面官能团，可以有效地提高膜的选择性，同时本身对CO2的高吸附可以提高膜的CO2容量，但MOFs膜的机械性能及循环稳定性还需进一步优化。虽然目前MOFs应用于CO2捕集技术的研究很多，但利用MOFs的CO2捕获系统和经济学分析的文献有限，本研究从MOFs的制备成本、CO2捕集成本和再生成本出发，试图揭示MOFs的化学性质与CO2捕获的过程经济性关系。

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2022年第06期

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球形颗粒Li4SiO4吸附CO2反应动力学研究

作者(Author)：袁伟洋, 秦昌雷, 陈结, 陈淑珍, 冉景煜

摘要：Li4SiO4吸附CO2的动力学研究普遍以粉末样品为对象，忽略了流化床反应器对于吸附颗粒尺寸的基本要求，因而大幅削弱了其参考价值。为此，基于挤出滚圆法通过添加PE、C6H12O6、NH4HCO3造孔剂实现了Li4SiO4颗粒成型，分别得到了P颗粒、C颗粒和N颗粒，随后采用热重分析、抗压强度测试和孔结构测试研究了3种吸附颗粒的基础特性；进一步基于吸附性能最优的P颗粒进行了CO2吸附反应过程测试与动力学分析。结果表明：P颗粒的抗压强度最低、吸附性能最优，N颗粒的性能则与P颗粒相反，3种造孔后的颗粒吸附性能均强于未造孔颗粒。孔结构测试发现P颗粒具有最佳的比表面积和孔隙结构、C颗粒其次、N颗粒最差，因此造成了性能方面的差异。晶粒模型及Jander模型对P颗粒CO2吸附动力学的研究发现，反应速率常数随温度升高、CO2浓度升高以及粒径降低而增大，P颗粒吸附CO2过程在〖JP2〗动力学控制阶段的活化能和指前因子〖JP〗分别为41.61 kJ/mol和4.20 m0.133·mol-0.289·s-1，而在扩散控制阶段则分别为114.81 kJ/mol和131.92 s-1。

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2022年第06期

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富马酸铝微球吸附剂制备及其CO2吸附特性

作者(Author)：赵星星, 丁玉栋, 刘骐玮, 朱恂, 王宏, 廖强

摘要：CO2大量排放是造成全球气候变化的主要原因，减少CO2排放成为全球共识。多孔材料具有较高的CO2吸附能力、更高的效率和较低的再生能耗，是一种被认为可以取代当前液氨法捕集CO2的有效方案。因此开发化学稳定，高CO2吸附容量，成本低的吸附剂是多孔材料应用的关键。富马酸铝吸附剂因其高的比表面积，气体吸附能力在气体分离领域具有较大的应用潜力。为了简化富马酸铝的合成步骤，本项研究以富马酸二钠作为连接源，九水合硝酸铝作为金属源，在室温下快速合成富马酸铝MOF（mAlFu）微球吸附剂，并用于CO2吸附。扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）等表征结果显示成功合成了类微球型mAlFu吸附剂。热重分析显示该吸收剂分解温度为400 ℃，具有较高的热稳定性。孔径分析结果表明：mAlFu吸附剂具有发达的孔道结构。研究mAlFu对CO2的吸附性能，结果表明在303 K，100 kPa条件下，mAlFu的CO2吸收量为2.21 mmol/g。通过构建的mAlFu的构象，基于蒙特卡洛法（GCMC）获得mAlFu的吸附量，通过对比实验值与计算值，结果表明选取模拟参数的计算方法可以用于计算mAlFu的气体吸附。同时计算获得烟气条件下的mAlFu吸附剂的CO2选择性，值为14。循环再生性能表明：mAlFu的CO2吸附能力保持稳定，证明mAlFu吸附剂在CO2捕集领域具有较大的应用潜力。

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2022年第06期

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铝富马酸金属有机骨架成型颗粒ＣＯ２动态吸附特性

作者(Author)：马丽娇, 丁玉栋, 曾烽棋, 赵星星, 朱恂, 王宏, 廖强

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煤炭科学技术

2022年第06期

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化学链铁基载氧体磨损特性及机理研究

作者(Author)：亢炜燎, 刘方, 杨丽, 黎彩富, 宋晨

摘要：化学链燃烧技术是目前最有前景的CO2捕集技术之一，载氧体是该技术的关键组成部分。铁基载氧体因其来源广泛、价格便宜和环境友好等优点，被认为最具备有工业化应用的潜力，但其存在寿命短、释氧能力弱的问题，磨损是造成该问题的主要原因之一。采用机械混合法制备了煅烧温度为1 300、1 400和1 500 ℃的Fe-Al复合载氧体，分别开展了冷态、热态以及反应态多组流化床磨损试验，分析了煅烧温度对载氧体的磨损和释氧能力的影响，分别研究了氧化反应和还原反应对其磨损的影响，明确了机械碰撞、温度以及化学反应对载氧体磨损的影响程度。研究结果表明:煅烧温度为1 400 ℃的载氧体展现了抗磨损性和循环稳定性能两者之间最佳平衡，基于反应前后载氧体表面的元素分布、晶相分离和微观形貌演变的分析，发现了化学反应中由还原反应引发的载氧体孔容的增加对其磨损和破碎起重要作用，本工作对开发、设计长寿命的复合载氧体有一定的指导作用。

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煤炭科学技术

2022年第06期

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