新型中空纖維膜滲透與低溫相變複合的CO2捕集機理研究

《新型中空纖維膜滲透與低溫相變複合的CO2捕集機理研究》是依託天津大學，由宋春風擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：新型中空纖維膜滲透與低溫相變複合的CO2捕集機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：宋春風
• 依託單位：天津大學

項目摘要

CO2捕集、封存和再利用是解決氣候變化及大氣污染等焦點問題的有效措施。針對現有CO2捕集成本投入大、能耗高等問題，本課題擬提出一種新型中空纖維膜滲透與低溫相變複合的CO2捕集方法。區別於二者的簡單串聯，本方法利用低溫調控膜材料的表面特徵及內部構效，促進膜材料的選擇滲透性能，並在常壓下通過低溫相變將CO2從燃燒廢氣中捕集。膜滲透與低溫相變技術的一體化耦合，可以更加有效地發揮二者的優勢，提高CO2的分離效率且降低捕集能耗。課題將針對複合CO2捕集技術中的關鍵科學問題，從能源、材料與化工的交叉領域出發，深入分析膜材料在低溫條件下各層次結構及選擇透過性的變化規律，探討低溫CO2相變過程的熱動力學特性及各相間質量、能量遷移機理，建立膜滲透與低溫相變技術間的協同作用機制。本課題的實施有利於開拓CO2捕集技術的新思路，對解決大氣污染等環境問題具有重要的理論指導意義。

結題摘要

CO2捕集、封存和再利用是解決氣候變化及大氣污染等焦點問題的有效措施。針對現有CO2 捕集成本投入大、能耗高等問題，本課題提出了一種新型中空纖維膜滲透與低溫相變複合的CO2捕集方法。區別於二者的簡單串聯，本方法利用低溫調控聚醯亞胺膜材料的表面特徵及內部構效，促進膜材料的選擇滲透性能，並在常壓下通過低溫相變將CO2從燃燒廢氣中捕集。研究結果表明，當操作溫度降低至−20℃且進氣壓力控制在0.7 MPa時，聚醯亞胺膜材料的CO2選擇性可以提升166%而滲透性僅降低31%。同時，CO2回收率可以提升至92%，有利於減少後續低溫相變的成本。此外，液化天然氣（LNG）冷能回收也為低能耗低溫CO2捕集提供了一定條件。模擬結果顯示，在液化天然氣冷能高效回收再利用的前提下，CO2的捕集能耗可以降低至0.8MJ。本課題得到的研究成果，為開發新型低能耗CO2捕集技術提供了新思路，對解決大氣污染等環境問題、生物沼氣提純等清潔能源問題具有重要的理論指導意義。