مدیریت یکپارچه CO۲ با مواد پایه:کربنی بررسی نقادانه جاذب ها چارچوب های فلز آلی و الکترولیز کربنات مذاب

انتشار جهانی CO۲ از سوخت های فسیلی در سال ۲۰۲۴ به ۳۷,۴ میلیارد تن رسید. بالاترین رقم ثبت شده در تاریخ غلظت جوی از ۴۲۰ ppm فراتر رفته است. از منظر مهندسی مواد گلوگاه اصلی در زنجیره جذب تبدیل و ذخیره سازی کربن (CCUS) نه سیاست گذاری بلکه خود مواد است. مواد پایه کربنی نزدیک ترین گزینه به یک بستر جهانی برای CCUS هستند: کربن فعال مشتق از پسماند کشاورزی با هزینه کمتر از ۶۰ دلار به ازای هر تن CO۲ را در ریز خلل های زیر نانومتری به دام می اندازد؛ چارچوب های فلز آلی عامل دار شده با آمین به ظرفیت ۲۹ mmol/g در ۴۰۰ ppm دست می یابند مرتبط با جذب مستقیم از هوا؛ کامپوزیت های MOF الیاف کربن با بازیابی، الکتریکی و جذب را در ۴ دقیقه با بازده ۶۶% بالاتر از روش های حرارتی متداول کامل می کنند؛ و الکترولیز کربنات مذاب (C۲CNT) در دمای ۷۷۰ درجه سانتی گراد CO۲ خروجی دودکش را مستقیما به نانولوله های کربنی تبدیل می کند. این مقاله مروری نقادانه با اعمال پنج معیار مهندسی برای غربالگری منابع پنجره های عملیاتی پنج بستر جذب را در فضای دما فشار جزئی CO۲ تعریف می کند. یک شکاف بحرانی شکاف جذب دمای میانی (MTCG) در بازه ۱۲۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی گراد شناسایی می شود که در آن هیچ یک از فناوری های فعلی مبتنی بر کربن عملکرد مطلوبی ندارند؛ دقیقا همان بازه ای که صنایع سیمان، انتشار جهانی فولاد و شیشه در آن فعالیت می کنند. یک شاخص کمی (Figure of Merit) بر اساس گزینش پذیری، ظرفیت، عملیاتی، سرعت، بازیابی، هزینه و جریمه انرژی ارائه شده و فناوری ها را رتبه بندی می کند. کامپوزیت /MOF الیاف کربن با امتیاز ۸,۲ برابر کربن فعال در صدر قرار می گیرد. تحلیل ترمو-اقتصادی C۲CNT نشان می دهد گرمای واکنش جذب CO۲ توسط Li معادل mol/ ۱۵ بین ۲۰ تا ۴۰ از تلفات حرارتی را جبران می کند. همچنین یک پروتکل استاندارد برای آزمون جاذب های جذب مستقیم از هوا (SDATP) و یک ماتریس تصمیم گیری سریع برای مهندسان ارائه می شود.

کلیدواژه ها:

جذب کربن ، چارچوب فلز آلی ، الکترولیز کربنات ، مذاب ، C۲CNT ، شکاف دمای میانی ، مواد پایه کربنی ، جذب مستقیم از هوا