基于1D经典密度函数理论和PC-SAFT的真空摇摆吸附的多孔材料的基于过程的选

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:

• 吸附过程对碳捕获技术具有重大前景.
• 选择最佳的固体吸附剂对于工艺效率至关重要,但由于巨大的材料空间而具有挑战性.
• 材料选择必须以整个吸附过程的性能为指导,而不仅仅是材料特性.

研究的目的:

• 开发和介绍一种系统的,基于工艺的方法,用于选有孔材料以捕获碳.
• 识别高性能吸附剂并优化压力和真空摆动吸附 (PSA/VSA) 的工艺条件.
• 将选方法应用于现实应用,例如在水泥厂捕获碳.

主要方法:

• 使用一个与一维经典密度函数理论 (1D-DFT) 和PC-SAFT状态方程集成的平衡过程模型.
• 开发一个计算框架,有效地选大数据库的潜在的多孔吸附剂.
• 结合多目标优化来分析过程性能指标 (如特定工作和纯度) 之间的权衡.

主要成果:

• 证明过程模型对于评估吸附剂性能至关重要,其性能优于传统的材料启发式.
• 成功地将该方法应用于选材料,用于在水泥厂的点源碳捕获场景.
• 展示了多目标优化的能力,以捕捉高性能材料关键性能指标之间的权衡.

结论:

• 本文介绍的基于过程的选方法为选择最佳吸附剂和碳捕获过程条件提供了有效的工具.
• 这种系统的方法对于最大限度地提高基于吸附的碳捕获技术的性能至关重要.
• 这些发现强调了集成工艺建模在环境应用的材料发现中的重要性.