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近日，華東理工大學化學與分子工程學院教授胡軍聯(lián)合英國謝菲爾德大學教授王美宏，在錢鋒院士團隊和教授劉洪來團隊的支持下，通過合成具有吸附/催化雙功能的復合材料，將鈣循環(huán)（CaL）和逆水煤氣變換反應（RWGS）相結(jié)合，實現(xiàn)了在同一反應塔相同溫度下，對模擬工業(yè)裂解煙氣進行二氧化碳高溫捕集和原位轉(zhuǎn)化。該研究成果以封面形式發(fā)表于《能源與環(huán)境》，并申請了2項發(fā)明專利。
碳捕集和高效利用是解決全球變暖危機的一種有效方案。如果將捕集的碳作為資源，產(chǎn)生具有附加值的產(chǎn)品，將為企業(yè)完成“碳中和”指標的同時實現(xiàn)利潤回報，具有重要的發(fā)展前景。
據(jù)了解，該集成技術(shù)具有優(yōu)異的高溫二氧化碳捕集性能，材料的二氧化碳吸附容量高達9.0mol/kg（摩爾/公斤），成功地解決了鈣循環(huán)（CaL）過程CaO（氧化鈣）易燒結(jié)的工程瓶頸問題，獲得長效循環(huán)操作穩(wěn)定性；首次提出了“氧化還原異質(zhì)結(jié)”的雙金屬催化策略，使二氧化碳原位轉(zhuǎn)化率接近90%，產(chǎn)品氣中CO（一氧化碳）選擇性接近100%，避免了后續(xù)分離的工程復雜性。
這項集成技術(shù)充分利用高溫煙道氣熱值，幾乎不需要額外的反應能量輸入，并大幅度降低了常規(guī)二氧化碳捕集降溫、反應升溫的巨大能耗。同時，碳捕集和轉(zhuǎn)化在同一塔中即可實現(xiàn)，與傳統(tǒng)二氧化碳捕集與轉(zhuǎn)化分別單獨運行的工藝相比，節(jié)約了大量公用、輔助設備的大規(guī)模投資，以及氣體分離、壓縮、輸運、管網(wǎng)的初期建設和運行費用，操作成本大幅度下降，約為最新文獻報道的CaL捕集和RWGS轉(zhuǎn)化單獨操作成本之和的1/3，并且該技術(shù)所產(chǎn)生的合成氣，為后續(xù)生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品如甲醇和乙烯等提供了原料氣。
專家表示，這項高效、節(jié)能、低成本的CaL/RWGS集成工藝技術(shù)為加快推進綠色石油化工制造提供了創(chuàng)新發(fā)展的基礎。
相關論文信息：https://doi.org/10.1039/D0EE03320K
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