Af hverju þarfnast bein loftsöfnunar þrívíddar gleypiefnis með lágum þrýstingsfalli og lágum hitamassa?

Af hverju þarfnast bein loftsöfnunar þrívíddar gleypiefnis með lágum þrýstingsfalli og lágum hitamassa?

Bein loftföngun , eða DAC, er að verða sífellt mikilvægari tæknileið í kolefnisbindingu.

Ólíkt hefðbundinni kolefnisbindingu úr iðnaðarreykgasi vinnur DAC með andrúmslofti þar sem styrkur CO₂ er mun lægri.

Þetta þýðir að DAC kerfi verður stöðugt að vinna úr mjög miklu loftmagni.

Þar af leiðandi er ekki hægt að meta afköst DAC eingöngu með því að skoða CO₂-aðsogsgetu sorbentisins.

Loftflæðisviðnám, snerting gass og fast efnis, kyrrstaða gleypiefnis, þyngd burðarvirkis, endurnýjunarhitastig og stöðugleiki í hringrás geta allt haft áhrif á heildarhagkvæmni kerfisins.

Af þessum sökum er þróun DAC smám saman að færast frá aðferð sem byggir eingöngu á sorbenti yfir í samþættari verkfræðilíkan:

Efnafræði sorbents + Porous uppbygging + Loftflæði + Hitastjórnun + Einingarhönnun

1. DAC snýst ekki bara um sorbentið

Flestar umræður um DAC snúast náttúrulega um efnafræði gleypiefnisins.

Algeng rannsóknarsvið eru meðal annars:

• Amín-byggð sorbents
• Alkalísk efni
• Málm-lífræn grindverk
• Porous fjölliður
• Virk porous efni
• Blönduð föst sorbentkerfi

Þessi efni bera ábyrgð á efnasamskiptum við CO₂.

Hins vegar getur sorbent ekki starfað sjálfstætt inni í hagnýtri DAC einingu.

Það verður að vera stutt, húðað, kyrrsett eða dreift innan mannvirkis sem leyfir lofti að fara í gegn en um leið er nægilegt samband viðhaldið milli gassins og virka sorbentisins.

Hagnýt DAC eining þarf því að svara tveimur mismunandi spurningum:

Getur sorbentið fangað CO₂ á áhrifaríkan hátt?

og

Getur loft farið í gegnum aðsogsbygginguna með ásættanlegri orkunotkun?

Önnur spurningin er hvar uppbyggður gleypiefnisstuðningur verður sérstaklega mikilvægur.

2. Af hverju þrýstingsfall skiptir máli í DAC

Einn af grundvallarmununum á DAC og punktuppsprettu kolefnisbindingu er magn gassins sem þarf að vinna úr.

Þar sem styrkur CO₂ í andrúmsloftinu er lágur verður DAC-kerfi að færa mikið magn af lofti til að fanga verulegt magn af CO₂.

Sérhver uppbygging sem sett er í loftflæðið skapar viðnám.

Þrýstingsfall getur aukist þegar:

• Adsorpsrúmið er of þykkt
• Svitaholur eru of litlar
• Of þétt hleðsla á sorbentinu
• Flæðisleiðir verða mjög krókóttar
• Húðun lokar að hluta opnum svitaholum

Hærra þrýstingsfall þýðir:

Meiri þörf fyrir viftuafl.

Fyrir stór DAC kerfi getur þessi aukaorkuþörf haft bein áhrif á rekstrarhagkvæmni og kostnað.

Mikilvægt verkfræðilegt markmið er því að viðhalda nægilegu magni af gleypiefni og snertingu milli gass og fastra efna, en jafnframt að lágmarka loftmótstöðu.

3. Meira sorbent er ekki alltaf betra

Frá sjónarhóli efnis gæti aukið magn gleypiefnis í fyrstu virst æskilegt.

En í skipulögðu DAC kerfi er hámarkshleðsla ekki endilega kjörástand.

Ef of mikið sorbent stíflar porous uppbyggingu geta nokkur vandamál komið upp:

• Aukin loftflæðisviðnám
• Hærra þrýstingsfall
• Minnkuð opin flæðisrásir
• Minni notkun innri sorbens
• Hægari aðsogshraði
• Hægari frásog

Hin raunverulega hönnunaráskorun er að finna jafnvægi milli:

Hleðsla á sorbenti × Massaflutningur × Þrýstingsfall

frekar en að hámarka eingöngu sorpmagn.

4. Af hverju lágur varmamassa skiptir einnig máli

Mörg DAC-kerfi með föstum gleypiefnum nota varmaorku til að losa uppsafnað CO₂ og endurnýja gleypiefnið.

Í þessu endurnýjunarstigi má ekki aðeins nota orku til að hita upp sorbentið sjálft heldur einnig til að hita:

• Stuðningsbyggingin
• rammar
• Vélrænir stuðningar
• Innri einingarþættir
• Önnur óvirk efni

Ef burðarvirkið er þungt getur hver hringrás falið í sér endurtekna upphitun á verulegu magni af efni sem stuðlar ekki beint að CO₂-bindingu.

Að draga úr massa óvirks burðarvirkis getur því verið mikilvægt verkfræðilegt markmið.

Stuðningur með lægri eðlisþyngd gæti hugsanlega dregið úr magni óvirks efnis sem tekur þátt í hverri upphitunar- og kælingarferli.

Hins vegar er mikilvægt að vera nákvæmur:

Lágur þéttleiki þýðir ekki sjálfkrafa minni heildarorkunotkun DAC.

Raunveruleg orka kerfisins fer eftir varmagetu, efnafræði gleypiefnisins, endurnýjunarhita, varmaflutningsnýtingu, einingahönnun og hönnun rekstrarhringrásar.

Þess vegna verður að staðfesta þessa mögulegu kosti með tilraunum.

5. Uppbyggð sorbents eru að verða mikilvægari

Hefðbundin aðsogskerfi reiða sig oft á pakkað rúm.

Pakkaðar rúm eru einfaldar og vel skilgreindar, en þær geta haft í för með sér verkfræðilegar takmarkanir eins og:

• Flóknar loftflæðisleiðir
• Hærra þrýstingsfall
• Agnaþurrkun
• Rykmyndun
• Ójafn varmaflutningur

Þetta er ein ástæðan fyrir því að uppbyggð sorbent eru að fá vaxandi athygli.

Hugmyndin er einföld:

Í stað þess að fylla einingu með lausum ögnum er sogefnið dreift á eða innan fyrirfram hannaðrar mannvirkis.

Þetta gerir verkfræðingum kleift að fínstilla sjálfstætt:

• Rúmfræði flæðisrásar
• Yfirborðssvæði
• Þykkt sorbentlags
• Þrýstingsfall
• Varmaflutningur
• Vélrænn stöðugleiki

6. Samanburður á algengum DAC sorbent uppbyggingum

Engin ein uppbygging er best fyrir öll DAC kerfi.

Rétt arkitektúr fer eftir:

• Loftflæðishraði
• Efnafræði sorbents
• Endurnýjunaraðferð
• Mál eininga
• Markmiðslíftími

7. Af hverju er þess virði að meta opinn frumufroðu

Opinfrumufroða hegðar sér öðruvísi en hunangsseima.

Hunangsvökvi inniheldur venjulega tiltölulega reglulegar, beinar rásir.

Opinfrumufroða inniheldur samtengd þrívítt net af porum.

Þetta gerir gasi kleift að ferðast um margar leiðir innan efnisins.

Frá verkfræðilegu sjónarmiði gæti þessi uppbygging boðið upp á nokkra áhugaverða eiginleika.

3D loftflæðisleiðir

Samtengda poranetið gerir lofti kleift að fara í gegnum mannvirkið í margar áttir.

Þetta gæti hjálpað til við að skapa skilvirkari samspil milli gasstraumsins og virka yfirborðs gleypiefnisins.

Lágt byggingarþyngd

Froða með lága þéttleika getur tekið upp tiltölulega mikið rúmmál en notað tiltölulega lítið magn af stuðningsefni.

Þetta getur verið gagnlegt í DAC einingum þar sem bæði byggingarþyngd og varmaþyngd skipta máli.

Stillanleg uppbygging

Þykkt, stærð, þéttleiki og yfirborðsmeðferð er hægt að aðlaga að mismunandi einingahugtökum.

Auðveld umbreyting

Hægt er að skera opinfrumufroðu, CNC-fræsa, lagskipta hana eða breyta henni í mismunandi frumgerðarrúmfræði.

Þetta getur verið sérstaklega gagnlegt á fyrstu stigum þróunar DAC-eininga.

8. Hugsanlegt hlutverk melamínfroðu í DAC

SINOYQX melamínfroða er þrívítt, opið frumefni með porous efni með lágum þéttleika.

Dæmigerður þéttleiki staðlaðs verkfræðiefnis er um það bil:

8.5 kg / m³

Frá sjónarhóli DAC verkfræðinnar má meta það sem:

Léttur 3D gleypiefnisstuðningur

Hugsanlegt hlutverk þess er ekki að virka sem CO₂-gleypiefni sjálft, heldur að veita:

• Þrívíddar porous stuðningsbygging
• Loftflæðisleiðir
• Undirlag fyrir sorpefnisstöðugleika
• Sérsniðin rúmfræði einingar
• Lítill byggingarmassi

9. Melamínfroða er ekki CO₂ Sorbent

Þessi greinarmunur er mikilvægur.

Staðlað melaminfroða ætti ekki að vera kynnt sem beint CO₂-gleypiefni fyrir DAC.

Í DAC kerfi kemur raunveruleg CO₂-bindingarvirkni frá efnum með viðeigandi efnafræðilega sækni eða sértækni fyrir CO₂.

Þetta getur falið í sér:

• Amínvirk efni
• Málm-lífræn grindverk
• Alkalísk sorbent
• Virkar porous fjölliður
• Önnur CO₂-sértæk gleypiefni

Raunhæfara hlutverk melamínfroðu er að þjóna sem þrívíddarburðarefni fyrir þessi virku efni.

Því ætti að skilja lokaútgáfu DAC-efniskerfisins sem:

3D stuðningur + virkt sorbent

frekar en sem eitt froðuefni.

10. Hvernig er hægt að setja gleypiefni á 3D froðu?

Þetta er ein af meginþróunarspurningunum.

Hægt er að meta nokkrar aðferðir við áfyllingu, allt eftir efnasamsetningu gleypiefnisins.

Yfirborðshúðun

Virkt gleypið lag er borið á froðugrindina.

Gegndreyping

Opinfrumubyggingin er gegndreypta með virku efni.

Fjölliðuvirkjun

Froðuyfirborðið er efnafræðilega eða eðlisfræðilega breytt með virkum hópum eða fjölliðum.

Samsett uppbygging

Froðan er sameinuð himnum, trefjum, húðunum eða öðrum lögum sem innihalda gleypandi efni.

Hver leið getur haft áhrif á:

• Hleðsla á sorbenti
• Stífla í svitaholum
• Þrýstingsfall
• Aðsogshraði
• Húðun viðloðun
• Hjólreiðaþol

Þess vegna verður að meta hleðsluaðferðina ásamt burðarvirkinu.

11. Hvað ætti að prófa í DAC sorbent stuðningi?

Ekki ætti að velja efni fyrir DAC eingöngu út frá þéttleika eða gegndræpi.

Mikilvægara skrefið er verkfræðiprófun á einingastigi.

Þrýstingsfall vs. lofthraði

Mælið þrýstingsfall yfir mismunandi lofthraða.

Þetta er einn mikilvægasti mælikvarðinn á loftaflfræðilega afköst.

Hleðsla á sorbenti

Ákvarðið hversu mikið virkt sorbent er hægt að hlaða stöðugt á hverja massa- eða rúmmálseiningu af undirlagi.

CO₂ upptaka

Það er gagnlegt að meta hvort tveggja:

g CO₂ / kg Gleypiefni

og

kg CO₂ / m³ Eining

vegna þess að hagnýt DAC kerfi eru einnig takmörkuð af rúmmáli eininga.

Soghraðafræði

Mælið hversu hratt CO₂ getur náð til og haft samskipti við sorbentinn.

Afsogshvörf

Mælið hversu skilvirkt CO₂ losnar við endurnýjun.

Hitamessa

Metið hitauppstreymi sem tengist froðunni, sorbentinu og öðrum byggingarefnum.

Stöðugleiki rakastigs

Andrúmsloft inniheldur raka, því verður að taka tillit til áhrifa rakastigs bæði á gleypiefnið og burðarvirkið.

Stöðugleiki hjólreiða

Langtímarekstur DAC krefst endurtekinna aðsogs-frásogslotna.

Helstu athuganir eru meðal annars:

• Tap á sorbenti
• Húðun sprunga
• Aflögun froðu
• Breytingar á þrýstingsfalli
• Minnkun á aðsogsgetu

12. Mismunandi DAC kerfi gætu þurft mismunandi froðubyggingar

SINOYQX nálgast DAC sem sameiginlega þróunarforrit frekar en sem eina fasta froðugráðu.

Mögulegar efnisleiðbeiningar eru meðal annars:

Staðlað opið frumefni

Fyrir hleðslu og skimun efnis á fyrstu stigum.

Lágþrýstingsfallsbygging

Fyrir kerfi þar sem loftflæðisviðnám og viftuorka eru sérstaklega mikilvæg.

Vatnsfælinn froða

Til að meta hegðun burðarvirkis við mikla raka í lofti.

Styrkt froða

Fyrir einingar sem þurfa bættan vélrænan stöðugleika.

Sérsniðin rúmfræði

Fyrir CNC-skornar eða sérsniðnar mannvirki byggðar á tilteknum víddum DAC einingar.

Það er engin alhliða „besta“ froðuuppbygging.

Rétt hönnun fer eftir efnafræði gleypiefnisins og arkitektúr DAC kerfisins.

13. Frá efnisskimun til staðfestingar á DAC-einingum

Hagnýt þróunarleið hefst venjulega ekki með fullbúnu DAC kerfi.

Skilvirkari aðferð er:

Step 1

Skilgreindu efnafræði CO₂-gleypiefnisins

Step 2

Skimaðu viðeigandi þrívíddar stuðningsvirki

Step 3

Meta aðferðir til að fylla á gleypandi efni

Step 4

Ákvarða samband lofthraða og þrýstingsfalls

Step 5

Prófun á CO₂ upptöku og aðsogshraði

Step 6

Keyra aðsogs-frásogs hringrásarprófanir

Step 7

Fara í staðfestingu á smáum DAC-einingum

Aðeins eftir þessi skref er hægt að meta raunverulegt verkfræðilegt gildi burðarvirkisins.

14. Sameiginleg þróun SINOYQX fyrir DAC

SINOYQX þróar melamínfroðu , vatnsfælin porous efni, loftgel samsett efni og aðrar hagnýtar porous mannvirki.

Fyrir notkun með beinni loftföngun erum við að könna verkfræðilega möguleika melamínfroðu sem létts þrívíddar gleypiefnis.

Núverandi áherslur okkar fela í sér:

• Froðuþéttleiki
• Uppbygging svitahola
• Þykkt
• Rúmfræði einingar
• Lofthraði
• Þrýstingsfall
• Yfirborðsmeðferð
• Hleðsla á sorbenti
• Raki
• Stöðugleiki hjólreiða

Markmið okkar er ekki bara að bjóða upp á „DAC-froðu“.

Markmiðið er að hjálpa þróunarteymi að meta porous stuðningsmannvirki sem hentar efnafræði þeirra varðandi gleypiefni, kröfur um loftflæði, endurnýjunaraðferð og hönnun eininga.

Verkfræðileg mörk

Melamínfroða sjálf ætti ekki að teljast DAC CO₂ gleypiefni.

Hugsanlegur ávinningur sem tengist opnum frumubyggingu, lágri eðlisþyngd og lágum byggingarmassa verður að staðfesta með hliðsjón af raunverulegri efnafræði gleypiefnisins, loftstreymishraða, lögun einingarinnar og rekstrarferli.

Ekki ætti að túlka afköst á efnisstigi sem jafngilda orkunýtni fullrar DAC-kerfis eða afköstum CO₂-bindingar.

FAQ

Getur melaminfroða fangað CO₂ beint?

Venjulegt melaminfroða ætti ekki að teljast aðal CO₂-gleypiefnið í DAC. Það gegnir frekar hlutverki þrívíddar, porous stuðnings fyrir virk gleypiefni.

Af hverju er þrýstingsfall svona mikilvægt í DAC?

DAC-kerfi verða að vinna úr mjög miklu loftmagni. Ef loftflæðisviðnám er of hátt þarf meiri viftuafl, sem eykur aukaorkunotkun.

Hvers vegna nýtur DAC góðs af stuðningi með lágan varmamassa?

Í kerfum sem endurnýjast með varma getur einnig þurft að hita og kæla burðarvirkið. Að draga úr massa óvirks burðarvirkis getur dregið úr magni efnis sem tekur endurtekið þátt í varmahringrás, þó að heildarorku kerfisins þurfi enn að vera staðfest með tilraunum.

Hver er munurinn á opnum frumufroðu og hunangsseimum?

Hunangskakaþráðabyggingar innihalda yfirleitt reglulegar flæðisrásir, en opinfrumufroða inniheldur þrívítt samtengd net af porum. Byggingarnar tvær eru ólíkar hvað varðar loftflæði, yfirborðslögun, hleðslu gleypiefnis og sveigjanleika í framleiðslu.

Hver er dæmigerður þéttleiki SINOYQX staðlaðs melamínfroðu?

Staðlað verkfræðiefni hefur dæmigerða eðlisþyngd upp á um það bil 8.5 kg/m³. Velja skal virkniefni í samræmi við viðeigandi tækniforskrift eða kröfur verkefnisins.

Hvað ætti að prófa fyrst í DAC stuðningsverkefni?

Forgangsprófanir ættu að fela í sér álag á gleypiefni, þrýstingsfall miðað við lofthraða, CO₂ upptöku, aðsogs-/frásogshraði, rakastöðugleika, viðloðun húðunar og endingu við hringrás.

CTA

Þróun á föstu-sorbent DAC einingu?

Ef þú ert að meta uppbyggðan sorbent stuðning, vinsamlegast gefðu upp:

Tegund gleypiefnis, loftflæðishraði, stærð einingar, leyfilegt þrýstingsfall, rekstrarhitastig, endurnýjunaraðferð, rakastig umhverfisins, markhleðsla gleypiefnis, kröfur um endurvinnslu.

SINOYQX getur stutt við mat á mismunandi froðuþéttleika, þykktum, svitaholabyggingum, yfirborðsmeðferðum og sérsniðnum rúmfræði fyrir frumgerðarprófanir.

Sendu inn skilyrði DAC verkefnisins →