对PEI-Silica Sorbent颗粒进行加速测试,以直接捕获空气
Harshul V Thakkar1, Andrew J Ruba1, John A Matteson1
1Material Synthesis and Integrated Devices (MPA-11) Group, Material, Physics and Applications Division, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico 87545, United States.
ACS omega
|November 25, 2024
概括
聚乙胺 (PEI) 吸附剂在直接空气捕获 (DAC) CO2方面表现有前途,但降解速度很快. 这项研究开发了一种更绿色的合成方法,并评估了PEI-吸剂的稳定性,发现氧和干燥的CO2加快了降解.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 胺基吸附剂对于直接空气捕获 (DAC) CO2至关重要.
- 氨基降解显著限制了DAC技术的大规模部署.
- 聚乙烯胺 (PEI) 是一种常见的氨基吸附剂,但其稳定性令人担忧.
研究的目的:
- 在与过程相关的DAC条件下全面评估PEI吸附剂的降解.
- 开发和评估PEI-吸剂的溶剂最小化合成方法.
- 研究温度,氧气和二氧化碳环境对吸附剂稳定性的影响.
主要方法:
- 开发了一种使用离心机混合的以溶剂最小化合成的以二氧化为支的PEI吸附粉.
- 使用固定床突破实验在各种温度 (80-120°C) 和气体环境 (N2,空气,有/没有湿度的CO2) 中评估吸附剂降解.
- 实施加速测试 (AT) 协议,以模拟长期的工业DAC条件.
主要成果:
- 离心混合方法使有机溶剂的使用减少了94%,同时保持了二氧化碳吸附能力.
- 在存在氧气的情况下,PEI-吸剂在120°C下迅速降解 (24小时内降解94%).
- 与潮湿的CO2或惰性N2环境相比,干燥的CO2加速了30-50%的降解.
结论:
- 氧气的存在在直接捕获空气时显著加快PEI-吸剂降解.
- 干燥的二氧化碳环境也会导致吸附剂的不稳定性,强调需要控制条件.
- 开发的溶剂最小化合成为DAC生产PEI-酸盐吸附剂提供了更绿色的途径.
