太陽(yáng)能光熱驅(qū)動(dòng)的直接空氣碳捕集(DAC)技術(shù)是一類(lèi)典型的負(fù)碳技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)從空氣中直接分離二氧化碳實(shí)現(xiàn)減緩..溫室效應(yīng)的目標(biāo)。本文提出集成太陽(yáng)能光熱驅(qū)動(dòng)的DAC技術(shù)和電制甲醇工藝的前瞻性觀點(diǎn)(perspective),并嘗試從全生命周期分析角度探討技術(shù)集成的研究現(xiàn)狀,發(fā)展趨勢(shì)和未來(lái)研究方向。
圖1 太陽(yáng)能光熱輔助下直接空氣捕集(DAC)分離二氧化碳并可持續(xù)轉(zhuǎn)化為甲醇的技術(shù)集成示意圖。
本文在具體技術(shù)的討論中分別從太陽(yáng)能光熱供能技術(shù),MOF基DAC技術(shù)和電制甲醇技術(shù)三個(gè)角度開(kāi)展。首先分別從太陽(yáng)能光熱利用及其與DAC技術(shù)集成的研究現(xiàn)狀入手,探討進(jìn)一步降低DAC技術(shù)碳排放的可能性,..其負(fù)碳效應(yīng)。同時(shí)在具體DAC技術(shù)工藝的選取中,對(duì)MOF類(lèi)新型吸附劑材料在DAC技術(shù)中的應(yīng)用潛力進(jìn)行了討論,總結(jié)歸納了文獻(xiàn)報(bào)道中MOF類(lèi)材料包括樣品級(jí)性能的表征結(jié)果以及反應(yīng)器級(jí)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果。..,考慮DAC技術(shù)從空氣中分離的二氧化碳作為原料氣生產(chǎn)“綠色甲醇”,形成完整的二氧化碳捕集利用的技術(shù)鏈條,其中具體生產(chǎn)過(guò)程中的主要能耗考慮來(lái)自包括太陽(yáng)能光電在內(nèi)的可再生能源。
綜合已有研究報(bào)道來(lái)看,盡管這類(lèi)“綠色甲醇”燃料生產(chǎn)成本在當(dāng)前研究階段仍然較高,但從全生命周期角度可以發(fā)現(xiàn)其有作為“低碳燃料”甚至“負(fù)碳燃料”的價(jià)值,有望在未來(lái)的環(huán)保燃料供應(yīng)中占據(jù)重要地位。
圖2典型DAC應(yīng)用場(chǎng)景中MOF類(lèi)材料的CO2吸附容量及解吸溫度與太陽(yáng)能光熱供能溫區(qū)的匹配情況
本研究近期以“Solar Thermal Energy-Assisted Direct Capture of CO2 from Ambient Air for Methanol Synthesis”為題在線發(fā)表在npj materials sustainability 期刊上(DOI: 10.1038/s44296-024-00014-y)。
論文..作者李雙俊博士, 任韓國(guó)高麗大學(xué)研究教授,主要從事吸附法碳捕集、生物炭制備以及吸附熱力學(xué)相關(guān)研究,已發(fā)表SCI論文40余篇,同時(shí)擔(dān)任Chem Eng J, Energy等期刊審稿人;論文通訊作者為袁湘洲,東南大學(xué)青年首席教授,博導(dǎo),國(guó)家高層次人才入選者。具體研究工作由來(lái)自清華大學(xué),天津大學(xué),浙江大學(xué),廣東工業(yè)大學(xué)等單位的學(xué)者共同完成。西安太陽(yáng)能熱水