全世界的研究人員都在尋求能夠"凈化"化石燃料發(fā)電廠排放物中的二氧化碳(CO2)的途徑，以控制這種對(duì)全球氣候變化影響最大的氣體。但大多數(shù)此類系統(tǒng)需依賴于復(fù)雜的管道工程來(lái)轉(zhuǎn)移用于驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)的蒸汽，且使用此類系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有工廠布局來(lái)說(shuō)也不切實(shí)際。

現(xiàn)在，MIT（麻省理工學(xué)院）研究人員開發(fā)出一種無(wú)需蒸汽連接、可在較低溫度條件下運(yùn)作的凈化系統(tǒng)，且本質(zhì)上可以輕松地加裝到任何現(xiàn)有發(fā)電廠的"即插即用式"解決方案。

該系統(tǒng)基于一種使用胺類的成熟技術(shù)，可與工廠排放物中的CO2結(jié)合，然后經(jīng)在獨(dú)立的儲(chǔ)罐中加熱后釋放出來(lái)。

在傳統(tǒng)工藝中，工廠幾乎一半的低壓蒸汽都用作釋放有機(jī)胺類氣體排放所需要的熱量。此大規(guī)模的轉(zhuǎn)移操作可能需要對(duì)現(xiàn)有的發(fā)電廠布局進(jìn)行全面改造，但從經(jīng)濟(jì)角度看不可行的。

在新型系統(tǒng)中，電化學(xué)工藝取代了胺類和CO2之間的蒸汽分離工藝，因此可以輕松地加裝至現(xiàn)有工廠裝置。

研究生Michael Stern 和他的同事建立了這個(gè)裝置實(shí)驗(yàn)室來(lái)研究電化學(xué)碳捕捉系統(tǒng)原理

該系統(tǒng)將胺類溶液注射到吸收塔頂部，在此廢氣從下向上通過(guò)吸收塔。胺類與排放物中的CO2相結(jié)合，然后以氣體形態(tài)聚集在塔底。隨后使用金屬電極以電化學(xué)方式對(duì)這些氣體進(jìn)行處理，以迫使CO2釋放，而原始的胺分子被重新生成并循環(huán)使用。

據(jù)研究人員介紹，與傳統(tǒng)的熱-胺凈化系統(tǒng)一樣，該技術(shù)能夠凈化工廠排放物中約90%的CO2，但傳統(tǒng)工藝使用約40%的工廠功率輸出，而新系統(tǒng)僅需消耗約25%的功率，因此更具吸引力。

此外，蒸汽式凈化系統(tǒng)需不間斷地運(yùn)作，但對(duì)于這一全電氣化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，工廠可以在峰值需求期間停用它，以提供更大的操作靈活性。另一優(yōu)勢(shì)是該工藝在壓力條件下處理CO2，也就是將氣體注射到地下儲(chǔ)罐以作長(zhǎng)期處置。其他系統(tǒng)需要使用獨(dú)立的壓縮器來(lái)壓入氣體，進(jìn)一步增加了復(fù)雜性和無(wú)效率。所用的化學(xué)品（大多為小分子多胺）使用廣泛且可從工業(yè)材料中輕易獲取。研究人員接下來(lái)將對(duì)其他此類化合物進(jìn)行測(cè)試，以確定哪類化合物效果最佳。

目前研究團(tuán)隊(duì)已完成了該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模和小規(guī)模實(shí)驗(yàn)室測(cè)試工作，接下來(lái)將進(jìn)行更大規(guī)模的系統(tǒng)性能驗(yàn)證測(cè)試。預(yù)計(jì)到該技術(shù)發(fā)展成熟并實(shí)現(xiàn)廣泛商業(yè)化可能需要花費(fèi)5-10年時(shí)間。

由于擺脫了對(duì)鍋爐蒸汽的依賴性，該系統(tǒng)還可能適用于其他不需要蒸汽的應(yīng)用（例如水泥廠，重要的CO2來(lái)源之一），也可用于控制鋼廠或鋁廠的排放物。在其他二氧化碳排放應(yīng)用中，例如二氧化碳濃度可能會(huì)上升到足以危害人體健康、必須持續(xù)予以移除的潛水艇或航天器中，這一技術(shù)也非常有用。（譯文/Viki）