二氧化碳捕集-加氢转化一体化技术研究进展与展望
赵传文1
黄浦1
郭亚飞2
1.南京师范大学能源与机械工程学院,江苏南京 210042;南京师范大学环境学院,江苏南京 2100422.南京师范大学能源与机械工程学院,江苏南京 210042
摘要：开发与应用CO2捕集-加氢转化一体化技术是应对当前全球气候变化危机、实现"双碳"目标的重要途径之一.其中具有吸附和催化组分的双功能材料研发与优化是技术核心.系统总结了国内外主要科研机构对应用于CO2捕集原位甲烷化和原位逆水煤气变换这2类主要CO2捕集-加氢转化一体化技术双功能材料的主要工作,包括合成方法、吸附性能、反应动力学、促进机理、失活机理和应用模式等方面,并详细介绍了国内外主要科研机构在CO2捕集-加氢转化一体化方面取得的最新进展.DFM是兼具催化和吸附组分的复合材料,在催化组分选择上,贵金属催化剂虽然活性高,但成本昂贵,Ni基催化剂成本较低,但还原性较差、在含氧气氛下易失活;在吸附组分选择上,金属氧化物(如CaO、MgO)和碱金属碳酸盐(如Na2CO3、K2CO3)是具有潜力的吸附组分,特别是MgO和CaO因其理论吸附量高而被视为最有前景的吸附组分,尽管面临实际吸附量不理想和循环稳定性差的挑战.目前研究主要通过碱金属熔盐掺杂提升MgO实际吸附量,通过掺杂金属助剂(如La、Co、Fe等)提高CaO吸附剂的循环性能和抗烧结能力.动力学研究表明反应速率高度依赖于H2分压,通过调节吸附和催化的时间可提高CH4平均产量.ICCU技术展现出广阔的应用前景,尤其是在钢铁、能源、化工等关键领域.然而,全面评估技术的环境影响,特别是从生命周期评估(LCA)角度,对于全面理解ICCU技术的环境可持续性及其在碳减排中的贡献至关重要.未来,通过持续研究和技术创新,解决现有挑战,ICCU技术有望在工业化应用中取得显著成果,为全球碳减排做出重要贡献.
关键词：CO2捕集-转化一体化技术吸附-催化双功能材料甲烷化逆水煤气变换反应动力学
分类号：TK91(氢能及其利用)
资助基金：国家自然科学基金(52276120)国家自然科学基金(51806108)
论文发表日期：2024-04-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：20( 1-20 )
英文信息