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碳中和愿景下DAC技术发展趋势分析 成本高昂催生高级吸附材料

作者:     发布日期: 2021-09-12     二维码分享
  本文核心观点:目前DAC技术成本不断下降,但依旧高昂。因此,如何开发兼具高吸附容量和高选择性的吸附材料是DAC技术未来商业化应用的关键。
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  空气直接捕集CO?技术成本呈下降趋势,目前仍然较高
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  空气直接捕集CO?(Direct air capture,DAC)技术指利用化学吸附剂,以空气作为CO?的输运媒介,直接从低浓度的气体分压(40Pa)下富集CO?的技术,可对小型化石燃料燃烧装置以及交通工具等分布源排放的CO?进行捕集处理,并有效降低大气中CO?浓度。
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  随着CO?吸收/吸附材料发展以及反应设备更新,成本有所降低,但仍维持在较高价位。CCS技术主要是从排放源将CO?捕集并分离,整体来看,DAC技术捕集成本高于CCS技术捕集成本,为此目前DAC工艺大多以小试或中试为主。
  DAC技术2011年平均捕获成本在610-780美元/吨二氧化碳,2020年平均捕获成本为222-463美元/吨二氧化碳。随着2020年代的商业化以及2040年代和2050年代的大规模实施,DAC系统的成本可能会大幅降低。
  DAC技术要求高吸附容量吸附材料,目前固体/液体吸附方式*为先进
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  DAC技术涉及的装置主要有捕集装置、吸附或吸收装置、脱附或再生装置。就捕集装置而言,燃煤电厂等固定点源的CO?排放浓度在10%~20%,而大气中CO?浓度在410×10-6左右,远低于固定点源CO?排放量。所以改进空气捕集装置提高CO?捕集率是降低成本的关键。
  空气直接捕集CO?技术目前有固体吸附、液体吸附、水分波动吸附和电化学溶液四种方式,其中固体/液体吸附方式*为先进。物理吸附主要是利用吸附剂与空气各组分之间范德华力不同吸附分离CO?。相关研究人员研究了沸石分子筛和金属有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs)用于DAC的吸附性能。但现有MOFs以及其他物理吸附材料对于空气中CO?的吸附选择性不高,难以满足DAC的要求。未来还需要进一步开发不同的MOFs材料提高对空气中CO?吸附选择性。常见的分子筛及金属有机框架材料的DAC性能如下:
  初创公司致力于研发提高CO?捕获量以及降低成本的吸附材料
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  目前,全球有30余家初创公司、科研机构、研发联合体正在对DAC技术进行研究,初创公司建立了19个试验场为研究提供试验数据,修正研发方向。其中Climeworks公司、Global Thermostat公司、Carbon Engineering公司拥有自己的试验场,已经初步商业化。Carbon Engineering公司吸附剂类型为液体吸附,Climeworks和Global Thermostat为固体吸附剂。3家初创企业CO?捕获量及预计成本如下:
  原标题:碳中和愿景下DAC技术发展趋势分析?成本高昂催生高级吸附材料

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