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克服“死亡之谷”

 

碳捕捉新材料

 

由来自京都大学iCeMS,伦敦帝国大学 和香港城市大学 组成的研究小组开发了一种能使碳捕捉成本更低,性能更好的混合基质膜。组长 Easan Sivaniah 教授和 Patrick Kingsland 谈起了这个课题。


大约五千年前,当古代美索不达米亚人发现冶炼锡铜合金的性能比单独生产的铜或锡材料更好时,他们翻开了一个新的历史篇章。

对于任何实际用途而言,太软的金属现在也可以转变成材料, 当高温时有延展性,冷却后又非常坚硬。 新的工具和武器迅速 取代了动物骨头和碎石,铜器时代诞生了。

这是京都大学细胞-物质综合科学研究所(iCeMS)研究者 Sivaniah在讨论他在碳捕集与封存(CCS)领域的工作时不得不 提及的一个发现。

 

碳的超级过滤

Sivaniah的研究团队使用一种由日本科学家北川进率先推出纳 米尺寸的添加剂和一种称为PIM-1的聚合物,开发出新的“超级 过滤器”,他表明这可以使CCS比以往更加实惠和更具选择性。

“像美索不达米亚人一样,我们已经采取了两种本身性能一般的材料,但是共同创造了一种更强大的组合,”他说。

这些超级过滤器区别于通常用于CCS分离燃烧过程中产生的其他 气体中的二氧化碳的超级过滤器。 “你可以抓住所有东西并将 其粘在地下,”Sivaniah解释说,“但这意味着将80%的氮置 于地表以下,这是毫无意义的。大家想要的是一种可以100%净 化二氧化碳的技术。“

 

Sivaniah说:“在目前的CCS技术中,过滤的效率太低了,这意 味着你需要有很多这样的过滤器和一个巨大的占地面积来处理 来自发电站的气体。注意了,你在谈论的是数百万平方米的过 滤面积。

”Sivaniah表示,不要简单地增加更多的过滤器,而应该使用效 率更高的产品。“假设你想为自己做一杯咖啡。如果你有一个 咖啡过滤器,并且只需要再煮一些热水,这样你就得到了一杯 咖啡。 但是让我们假设你想为十个人每人制作一杯咖啡。 现 在你有一个选择: 你可以买十个过滤器,它们都以相同的速度 工作。 这会使你的成本增加十倍。 或者你可以得到一个速度 快十倍的过滤器,并在相同的时间内制作十杯咖啡。”  

 

Sivaniah和他的新型膜团队已经实现了大幅度加速CCS过程,同时又不损害过滤器分离材料的能力的承诺。“使用大多数过滤器,欲速则不达,”他解释说。 “我们得到的是一种能够同时 处理大量气体的快速材料,但它仍然足以将二氧化碳与氮分离。”

 

低成本的方式捕捉二氧化碳

Sivaniah补充说,这个技术的关键优势是成本。“如果 你能使你的过滤器快十倍或百倍,那意味着你不需要一百万平 方米,也许十万平方米就足够运转。这意味着只需使用更快的 材料,就可以将成本降低十倍。”

就目前情况而言,成本是使人们对CCS敬而远之的一个主要因素 。 Sivaniah说:“在发电量大约为1000MW平均规模的发电站 ,,碳捕捉过程中包含碳剥离,单个剥离装置的成本约为20亿 美元。如果全世界所有发电站所需碳捕捉的成本都达到了这个 数字,那么最终结果就是这个数字大约是整个世界GDP的一半 。”

Sivaniah继续说:“这笔钱用于收集公司甚至无法出售的副产品,要意识到你正在谈论吸收或清理没人想要的材料。这不像你在清理含有金子的水,金可以作为副产品被销售到任何地方。碳捕捉需要付出高昂代价,但作为一家公司不会得到直接回 报。”

此外,消费者不希望他们的能源账单上涨。 “当你花费更多的 时间来获取这种二氧化碳时,电力的价格就会上涨,”他补充说,“消费者显然不希望看到电价上涨,但他们希望同时看到二氧化碳排放的减少。”

 

克服“死亡之谷”

 

综合起来看,这些挑战使得许多CCS项目在过去的二三十年中进 入了可怕的“死亡之谷”。“最近有一篇关于自然能源的文章 ,研究了CCS的历史,”Sivaniah说,

“结论是,人们对这件事  饱含热情。 人们建造了他们的试验设施并花了很多钱,但它始终停滞不前。 看起来所有的事情都应该发生,但实际上仍然没 有到下一个层次。”

过去那些带有高成本标签CCS的失败正在引起人们对CCS技术的 怀疑,而Sivaniah相信他的团队能够开发出低成本的CCS,他承 认这将意味着与谨小慎微作斗争。“你有一个经验因素,人们 会说’我们已经做到了这一点,但它不起作用,我们不准备用另 一种技术再试一次。’人们已经忌惮CCS这种技术了。”

尽管目前市场可能犹豫不决,但Sivaniah不会被放弃,而且随 着研究团队准备在现实世界中测试这种新型基质膜,他最后下
定决心:“我要成立我自己的公司,实现低成本的CS。”

 

 

此文章最初刊登于2017年8月13日 POWER TECHNOLOGY。

翻译者:蒋涵东

 
 

 

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