在存在湿度的情况下,MgO上的反应层形成
Jacquelyn N Bracco1,2, Gabriela Camacho Meneses1, Omar Colón1
1School of Earth and Environmental Sciences, Queens College, City University of New York, Queens, New York 11367-0904, United States.
氧化 (MgO) 可以捕获二氧化碳,但水合会减缓这一过程. 较高的相对湿度 (R.H.) 有助于MgO水合,用于直接捕获空气 (DAC),尽管随着时间的推移,被动化会限制容量.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 环境科学 环境科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 使用氧化 (MgO) 的矿化是一种有前途的直接捕获空气 (DAC) 技术,用于去除二氧化碳.
- 一般认为MgO的水化在二氧化碳捕获过程中不会限制速度.
- 通过水合相的表面被动化可能会显著降低MgO的整体二氧化碳捕获效率.
研究的目的:
- 为了研究MgO100) 表面的初始水化反应.
- 为了确定这些水化反应对二氧化碳吸收的影响.
- 了解相对湿度 (RH) 如何影响MgO反应和层形成.
主要方法:
- 原子力显微镜 (AFM) 用于研究各种水溶液中的反应层.
- 样品在室温下暴露于不同的RH条件 (名义上干燥,潮湿,33%和75%的RH).
- 用X射线反射率 (XRR),电子显微镜和牧场发射率X射线衍射 (GIXRD) 分析了得到的水合层.
主要成果:
- 在暴露在潮湿的空气中时,MgO表面上迅速形成水合相,随着时间的推移,生长速度会下降.
- 反应层厚度和密度与R.H.有很强的相关性,较高R.H.形成更密集的层.
- 含水层主要是无形或不良的晶体,在长时间的高RH下可能出现初始结晶.
结论:
- 高RH条件有利于在MgO上形成水合,无序的层,这可能有利于初始的CO2捕获.
- 由于快速水化层的形成而导致的表面被动化可以显著减缓二氧化碳捕获率,即使是在短时间内.
- 优化R.H.对于最大限度地提高基于MgO的DAC效率至关重要,平衡快速水化与长期容量限制.
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