Melaminová pěna pro přímé zachycení vzduchu
Lehký 3D sorbentní podklad pro nízkoenergetické systémy odstraňování uhlíku
Technologie přímého zachycování vzduchu (DAC) se posouvají za hranice pouhé chemie sorbentů.
S rozšiřováním systémů DAC se inženýři musí také zabývat tím, jak velké objemy okolního vzduchu procházejí zachycovací strukturou, kolik neaktivní strukturální hmoty musí být během regenerace ohřáto a jak efektivně je sorbent distribuován v celém kontaktoru.
Společnost SINOYQX™ zkoumá melaminovou pěnu s otevřenými buňkami jako:
Lehký 3D sorbentní podklad
pro systémy přímého zachycování vzduchu nové generace.
V tomto konceptu melaminová pěna sama o sobě CO₂ nezachycuje.
Místo toho slouží jako lehký porézní nosič, který může potenciálně podporovat specializované sorbenty CO₂ v trojrozměrné struktuře s otevřenými buňkami.
Proč DAC potřebuje víc než jen lepší sorbenty
Okolní vzduch obsahuje relativně nízkou koncentraci CO₂.
Aby bylo možné odstranit významné množství oxidu uhličitého, musí systémy DAC zpracovávat velmi velké objemy vzduchu.
To znamená, že výkon systému nezávisí pouze na:
Kolik CO₂ dokáže sorbent zachytit?
ale také na:
Jak efektivně se může vzduch dostat k sorbentu?
Pokud sorbentová struktura vytváří nadměrný odpor proudění vzduchu, systém může vyžadovat vyšší výkon ventilátoru a větší příkon elektrické energie.
Zároveň, pokud je sorbent uložen na těžkých kovech, keramice nebo jiných konstrukčních materiálech, může být nutné tyto neaktivní složky během regenerace opakovaně zahřívat a ochlazovat.
Pro systémy DAC nové generace se proto technická výzva stále více stává:
Sorbentní chemie + sorbentní architektura
3D architektura sorbentu s otevřenými buňkami
Melaminová pěna SINOYQX™ se vyznačuje souvislou trojrozměrnou strukturou s otevřenými buňkami.
Na rozdíl od konvenčního dvourozměrného povrchu se vzduch může pohybovat vnitřní porézní sítí pěny.
To vytváří příležitost ke studiu sorpčních povlaků, impregnace a metod povrchové funkcionalizace, které distribuují aktivní zachycovací materiály po celé struktuře.
Možná konfigurace by mohla být:
Okolni vzduch
↓
3D melaminová pěna s otevřenými buňkami
↓
Sorbent CO₂ rozptýlený na pěnové kostře
↓
Kontakt plyn-pevná látka
↓
Zachycení CO₂ aktivním sorbentem
↓
Zbývající vzduch pokračuje skrz konstrukci
V tomto systému funguje melaminová pěna jako:
Funkce aktivního zachycování CO₂ zůstává u specializované chemie sorbentu.
Potenciální výhoda 1: Nižší odpor proudění vzduchu
Podpora konstrukce stykačů DAC s nízkým poklesem tlaku
Přímé zachycování vzduchu vyžaduje úpravu velkého objemu vzduchu.
Z tohoto důvodu je tlaková ztráta důležitým technickým parametrem na úrovni systému.
Vysoce hustá struktura kontaktoru může poskytovat velký povrch, ale může také zvýšit odpor proudění vzduchu.
Cílem tedy není jen maximalizovat plochu.
Skutečným inženýrským cílem je najít rovnováhu mezi:
Efektivní kontakt plyn-pevná látka
a
Nízký odpor proudění vzduchu
Melaminová pěna s otevřenými buňkami SINOYQX™ je vyhodnocována jako potenciální architektura pro:
Podpora sorbentu s nízkým poklesem tlaku
Budoucí vývoj se může zaměřit na:
Klíčový vztah k charakterizaci je:
Rychlost vzduchu vs. tlaková ztráta
za realistických podmínek zatížení sorbentem.
Potenciální výhoda 2: Ultranízká konstrukční hmotnost
Snížení neaktivní tepelné zátěže během regenerace
Mnoho procesů přímého zachycování vzduchu funguje na principu opakovaných cyklů adsorpce a regenerace.
Typický proces může zahrnovat:
Adsorpce CO₂
↓
Nasycení sorbentem
↓
Regenerace
↓
Uvolňování CO₂
↓
Opětovné použití sorbentu
Během tepelné regenerace vstupní energie nezahřívá pouze samotný sorbent.
Nosná konstrukce a další neaktivní komponenty mohou také absorbovat teplo.
To přispívá k:
Parazitní tepelné zatížení
Standardní melaminová pěna SINOYQX™ má typickou hustotu přibližně:
8.5 kg / m³
Jeho velmi nízká konstrukční hmotnost z něj činí kandidáta pro hodnocení jako:
Podpora sorbentu s ultranízkou tepelnou hmotností
Potenciální inženýrská cesta je:
Nižší podpůrná hmotnost
↓
Nižší neaktivní tepelná kapacita konstrukce
↓
Méně neaktivního materiálu opakovaně zahřívaného během každého cyklu
↓
Potenciálně nižší spotřeba energie související s regenerací
Konečným ukazatelem výkonu by neměla být pouze hmotnost materiálu.
Relevantní metrika na úrovni systému je:
Spotřeba energie na tunu zachyceného CO₂
Potenciální přínos 3: Aktivnější sorbent na jednotku strukturální hmotnosti
Tradiční planární substráty nesou aktivní materiál hlavně na vnějším povrchu.
Trojrozměrné porézní lešení nabízí možnost distribuce sorbentu v celé vnitřní síti.
To vytváří příležitost k prozkoumání:
Více aktivního povrchu na jednotku strukturální hmotnosti
Možné výhody zahrnují:
Cílem je použít méně konstrukčního materiálu a zároveň podpořit aktivnější chemii zachycování.
Podpůrná platforma pro sorbenty SINOYQX™ DAC
SINOYQX™ může podporovat společný vývoj různých struktur z melaminové pěny pro výzkum přímého zachycování vzduchu.
Standardní stupeň s otevřenými buňkami
Vhodné pro hodnocení v rané fázi zahrnující:
Tento druh lze použít jako základní materiál pro experimenty ověřující koncept.
Nízký tlakový spád
Navrženo pro další optimalizaci:
Mezi potenciální oblasti výzkumu patří:
Hydrofobní stupeň
Vhodné pro vyhodnocení provozu DAC za následujících podmínek:
Tato třída může pomoci vědcům studovat, jak vlhkost ovlivňuje:
Zesílená třída
Vyvinuto pro projekty vyžadující vylepšení:
Tato možnost je vhodnější pro prototypové stykače a studie s opakovaným cyklováním.
Model společného rozvoje
SINOYQX™ nepoužívá melaminovou pěnu jako sorbent CO₂.
Naše role se zaměřuje na:
3D architektura s otevřenými buňkami
Vhodný model spolupráce je proto:
Sorbentní vývojka
Poskytuje odborné znalosti v oblasti:
SINOYQX™
Poskytuje odborné znalosti v oblasti:
Dohromady se systém stává:
Sorbentní chemie + porézní architektura
Klíčové výkonnostní parametry k ověření
Tato aplikace by měla být v současné době považována za:
Koncept společného rozvoje
spíše než plně validovaný komerční produkt DAC.
Následující parametry by měly být vyhodnoceny společně s vývojkou sorbentu.
Nakládání sorbentů
Určete, kolik aktivního sorbentu lze zadržet za:
při zachování přijatelného proudění vzduchu a mechanické stability.
Příjem CO₂
Zhodnoťte obojí:
CO₂ / Hmotnost sorbentu
a
CO₂ / Objem modulu
porozumět výkonu na úrovni materiálů i modulů.
Tlaková ztráta
Stanovte výkonnostní křivky napříč různými:
Cílem je vygenerovat:
Rychlost vzduchu vs. tlaková ztráta
data pro návrh stykače.
Sorpční kinetika
Vyhodnotit:
Tepelná hmota
Porovnejte různé architektury podpory při ekvivalentní kapacitě zachycování CO₂.
Klíčová otázka zní:
Kolik neaktivního materiálu se musí ohřát a ochladit během každého regeneračního cyklu?
Stabilita na kole
Dlouhodobá cyklistika by měla zhodnotit:
Stabilita vlhkosti
Vyhodnoťte výkon za různých podmínek relativní vlhkosti, včetně změn v:
Další použití: Tepelná izolace v systémech DAC
Melaminová pěna může být také vyhodnocena pro druhou, konvenčnější roli v infrastruktuře DAC.
Mezi možná místa pro izolaci patří:
Snížením zbytečných tepelných ztrát může tepelná izolace podpořit nižší potřebu vytápění v zařízeních DAC.
Tato aplikace je oddělená od konceptu sorbentního nosiče a je blíže zavedeným případům použití průmyslové izolace.
Od lehkých materiálů k nižší parazitické energii
Společnost SINOYQX™ netvrdí, že melaminová pěna přímo zachycuje CO₂.
Potenciální cesta ke snížení emisí uhlíku je založena na systémovém inženýrství:
Úroveň materiálu
Ultralehký 3D materiál s otevřenými buňkami
↓
Úroveň komponenty
Lehký sorbentní podklad
↓
Úroveň procesu
Potenciálně nižší odpor proudění vzduchu
Nižší konstrukční tepelná hmotnost
Snížená hmotnost neaktivní podpory
↓
Úroveň systému
Nižší parazitní proudění vzduchu a spotřeba tepelné energie
↓
Úroveň odstranění uhlíku
Potenciální snížení energie potřebné na tunu zachyceného CO₂
Cíl je jednoduchý:
Pomáháme sorbentům pracovat efektivněji.
Proč spolupracovat se SINOYQX™
SINOYQX™ může podporovat programy vývoje materiálů pro přímé zachycování vzduchu pomocí:
Pro každé chemické složení sorbentu je optimální kombinace:
Struktura pórů × Zatížení sorbentem × Proudění vzduchu × Regenerační podmínky
by mělo být stanoveno testováním.
Vyvíjejte stykače DAC nové generace se SINOYQX™
Vyvíjíte:
a hledám:
Lehký, otevřeně buněčný a přizpůsobitelný 3D sorbentní podklad?
SINOYQX™ může poskytnout vzorky melaminové pěny k vyhodnocení v:
Začněte společný rozvojový projekt
Sorbentní chemie + 3D porézní architektura
pro příští generaci nízkoenergetických systémů pro odstraňování uhlíku.
Kontaktujte SINOYQX™ →
