Меламиновая пена для прямого захвата воздуха

Легкая 3D-подложка для сорбентов в системах удаления углерода с низким энергопотреблением

Технологии прямого улавливания углекислого газа из воздуха (DAC) выходят за рамки использования только сорбентной химии.

По мере масштабирования систем прямого улавливания углекислого газа инженерам также необходимо решать вопросы, связанные с перемещением больших объемов окружающего воздуха через структуру улавливания, с тем, сколько неактивной структурной массы необходимо нагревать во время регенерации, и с тем, насколько эффективно сорбент распределяется по контактору.

Компания SINOYQX™ изучает возможности использования меламиновой пены с открытыми порами в качестве:

Легкая 3D-сорбционная опора

для систем прямого улавливания воздуха следующего поколения.

В рамках этой концепции меламиновая пена сама по себе не поглощает CO₂.

Вместо этого он служит легким пористым носителем, который потенциально может поддерживать специализированные сорбенты CO₂ внутри трехмерной открытоячеистой структуры.

Почему для работы ЦАП требуется нечто большее, чем просто улучшенные сорбенты

В атмосферном воздухе содержится относительно низкая концентрация CO₂.

Для удаления значительных количеств углекислого газа системы прямого улавливания углекислого газа должны обрабатывать очень большие объемы воздуха.

Это означает, что производительность системы зависит не только от:

Какое количество CO₂ может уловить сорбент?

но также и по следующим пунктам:

Насколько эффективно воздух может достигать сорбента?

Если структура сорбента создает чрезмерное сопротивление воздушному потоку, системе может потребоваться более высокая мощность вентилятора и большее потребление электроэнергии.

В то же время, если сорбент нанесен на подложку из тяжелых металлов, керамики или других конструкционных материалов, эти неактивные компоненты также могут потребовать многократного нагрева и охлаждения в процессе регенерации.

Таким образом, для систем ЦАП следующего поколения инженерная задача все чаще сводится к следующему:

Сорбентная химия + Сорбентная архитектура

Трехмерная сорбентная архитектура с открытыми ячейками

Меламиновая пена SINOYQX™ имеет непрерывную трехмерную структуру с открытыми ячейками.

В отличие от обычной двухмерной поверхности, воздух может перемещаться через внутреннюю пористую сеть пены.

Это создает возможность для изучения сорбентных покрытий, методов пропитки и функционализации поверхности, которые распределяют активные улавливающие материалы по всей структуре.

Возможный вариант конфигурации:

Окружающий воздух
↓
3D-пенополимеламин с открытыми порами
↓
Поглощение CO₂-сорбента распределено по пенопластовому каркасу.
↓
Газо-твердотельный контакт
↓
Улавливание CO₂ активным сорбентом
↓
Оставшийся воздух продолжает проходить сквозь конструкцию.

В этой системе меламиновая пена выполняет следующие функции:

• Сорбентный носитель
• Пористый каркас
• Структурированная поддержка
• 3D-структура

Функция активного улавливания CO₂ сохраняется благодаря специализированной химии сорбентов.

Потенциальное преимущество 1: Снижение сопротивления воздушному потоку.

Поддержка проектирования контакторов ЦАП с низким падением давления

Для прямого улавливания воздуха требуется система обработки больших объемов воздуха.

По этой причине перепад давления является важным инженерным параметром на системном уровне.

Высокоплотная структура контактора может обеспечить большую площадь поверхности, но также может увеличить сопротивление воздушному потоку.

Таким образом, цель состоит не просто в максимизации площади поверхности.

Настоящая инженерная задача состоит в том, чтобы найти баланс между:

Эффективный газо-твердотельный контакт

и

Низкое сопротивление воздушному потоку

Пенополимеламин с открытыми ячейками SINOYQX™ изучается в качестве потенциальной архитектуры для:

Низкотемпературная сорбционная опора

Дальнейшее развитие может быть сосредоточено на:

• Воздухопроницаемость
• Падение давления
• Скорость воздуха
• Структура пор
• Толщина пены
• Загрузка сорбента
• Распределение сорбента
• Эффективность массопереноса

Ключевое соотношение, которое необходимо охарактеризовать, следующее:

Зависимость скорости воздуха от перепада давления

при реалистичных условиях загрузки сорбента.

Потенциальное преимущество 2: Сверхнизкая структурная масса

Снижение неактивной тепловой нагрузки во время регенерации

Многие процессы прямого улавливания углекислого газа из воздуха работают за счет многократных циклов адсорбции и регенерации.

Типичный процесс может включать в себя:

Адсорбция CO₂
↓
Насыщение сорбента
↓
Регенерация
↓
Выброс CO₂
↓
Повторное использование сорбентов

В процессе термической регенерации энергия, подаваемая на вход, нагревает не только сам сорбент.

Опорная конструкция и другие неактивные компоненты также могут поглощать тепло.

Это способствует:

Паразитная тепловая нагрузка

Стандартная меламиновая пена SINOYQX™ имеет типичную плотность приблизительно:

8.5 кг / м³

Благодаря очень малой структурной массе, его можно рассматривать в качестве кандидата на оценку в качестве:

Сверхнизкотепломассовый сорбент

Возможный путь развития в инженерной сфере:

Нижняя опорная масса
↓
Сниженная неактивная теплоемкость конструкции
↓
Меньшее количество неактивного материала, многократно нагреваемого в каждом цикле.
↓
Потенциально более низкий спрос на энергию, связанную с регенерацией

Итоговым показателем эффективности не должен быть просто вес материала.

Соответствующий системный показатель:

Энергопотребление на тонну уловленного CO₂

Потенциальное преимущество 3: Большее количество активного сорбента на единицу структурной массы.

Традиционные плоские подложки в основном поддерживают активный материал на внешней поверхности.

Трехмерный пористый каркас предоставляет возможность распределения сорбента по всей внутренней сети.

Это создает возможность для исследования:

Больше активной поверхности на единицу структурной массы

Возможные преимущества:

• Улучшенное использование сорбента
• Более интенсивный контакт газа с твердым телом.
• Нижняя неактивная структурная фракция
• Сниженный вес модуля
• Повышение эффективности использования материалов
• Более компактная архитектура сорбента

Цель состоит в том, чтобы использовать меньше конструкционного материала, одновременно поддерживая более активные химические процессы захвата.

Платформа поддержки ЦАП SINOYQX™ DAC

SINOYQX™ может поддерживать совместную разработку различных структур меламиновой пены для исследований в области прямого улавливания воздуха.

Стандартный сорт с открытыми ячейками

Подходит для оценки на ранних этапах, включающих:

• Сорбентное покрытие
• Пропитка сорбентом
• Функционализация поверхности
• Исследования массопереноса
• Первоначальное тестирование адсорбции

Этот материал можно использовать в качестве базового для экспериментальных исследований, подтверждающих работоспособность концепции.

Низкое падение давления

Разработано для дальнейшей оптимизации:

• Структура пор
• Коэффициент открытой ячейки
• Воздухопроницаемость
• Толщина пены
• Сопротивление воздушного потока

К потенциальным областям исследований относятся:

• ЦАП с низким энергопотреблением
• Контакторы с высоким расходом воздуха
• Пассивный воздушный контакт
• Системы подачи воздуха большого объема

Гидрофобный класс

Подходит для оценки работы ЦАП в следующих условиях:

• Высокая влажность
• На открытом воздухе
• Риск конденсации
• Изменение условий окружающей среды

Эта оценка может помочь исследователям изучить, как влажность влияет на:

• адсорбция CO₂
• десорбция CO₂
• Устойчивость сорбента
• Падение давления
• Поведение велосипедиста

Усиленный класс

Разработано для проектов, требующих улучшенных характеристик:

• Механическая устойчивость
• Размерная стабильность
• Сила обработки
• Удержание сорбента
• Прочность велосипеда
• Интеграция модулей

Этот вариант больше подходит для опытных образцов контакторов и исследований с многократным циклическим включением/выключением.

Модель совместной разработки

В составе SINOYQX™ меламиновая пена не используется в качестве самого сорбента CO₂.

Наша роль сосредоточена на следующем:

3D-архитектура с открытыми ячейками

Таким образом, подходящей моделью сотрудничества является:

Разработчик сорбентов

Обладает экспертными знаниями в следующих областях:

• селективность CO₂
• Адсорбционная емкость
• Регенеративная химия
• Поверхностная химия
• Состав сорбента

SINOYQX™

Обладает экспертными знаниями в следующих областях:

• 3D пористая структура
• Воздухопроницаемость
• Вес несущего груза
• Пористая архитектура
• Обработка материалов
• Механическая конструкция
• Индивидуальные размеры

Вместе эта система становится:

Сорбционная химия + пористая архитектура

Ключевые параметры производительности для проверки

В настоящий момент данное приложение следует рассматривать как:

Концепция совместной разработки

а не полностью проверенный коммерческий ЦАП.

Следующие параметры следует оценивать совместно с проявителем сорбента.

Сорбентная нагрузка

Определите, какое количество активного сорбента может быть удержано за один цикл:

• Пенная масса
• объем пены
• Объем модуля

при сохранении приемлемого воздушного потока и механической устойчивости.

Поглощение CO₂

Оцените оба варианта:

CO₂ / Сорбентная масса

и

CO₂ / Объем модуля

чтобы понять производительность как на уровне материалов, так и на уровне модулей.

Падение давления

Постройте кривые производительности для различных параметров:

• Толщина пены
• Пористые структуры
• Нагрузки сорбентов
• Скорость воздуха

Цель состоит в том, чтобы получить:

Зависимость скорости воздуха от перепада давления

данные для проектирования контактора.

Кинетика сорбции

Оценивать:

• Скорость адсорбции
• Скорость десорбции
• Прорывное поведение
• Эффективность массопереноса

Термическая масса

Сравните различные архитектуры поддержки при эквивалентной мощности улавливания CO₂.

Ключевой вопрос:

Какое количество неактивного материала необходимо нагреть и охладить во время каждого цикла регенерации?

Велоспорт Стабильность

При длительных велосипедных поездках следует оценить:

• Усталость пены
• Снятие сорбента
• Образование порошка
• Изменения структуры пор
• Размерная стабильность
• снижение емкости CO₂

Стабильность влажности

Оцените производительность в различных условиях относительной влажности, включая изменения следующих параметров:

• Структура пены
• Устойчивость сорбента
• Падение давления
• поглощение CO₂
• Велоспорт производительность

Дополнительное применение: теплоизоляция в системах ЦАП.

Меламиновую пену также можно рассматривать для второй, более традиционной роли в инфраструктуре DAC.

Возможные места для утепления включают:

• Регенерационное оборудование
• Технологические трубопроводы
• Обогреваемые воздуховоды
• оборудование для переработки CO₂
• Корпуса оборудования

Благодаря снижению ненужных теплопотерь, теплоизоляция может способствовать уменьшению потребности в отоплении внутри оборудования DAC.

Данное применение отличается от концепции использования сорбентов и ближе к устоявшимся вариантам применения в промышленной теплоизоляции.

От легких материалов к снижению паразитной энергии

Компания SINOYQX™ не утверждает, что меламиновая пена напрямую поглощает CO₂.

Возможный путь сокращения выбросов углерода основан на системной инженерии:

Уровень материала

Сверхлегкий 3D-материал с открытыми ячейками

↓

Уровень компонента

Легкая сорбентная основа

↓

Уровень процесса

Потенциально более низкое сопротивление воздушному потоку
Меньшая тепловая инерция конструкции
Снижена нагрузка на опорно-двигательный аппарат в состоянии покоя.

↓

Системный уровень

Снижение паразитного воздушного потока и потребности в тепловой энергии.

↓

Уровень удаления углерода

Потенциальное снижение энергозатрат на тонну уловленного CO₂

Цель проста:

Помогаем сорбентам работать эффективнее.

Почему стоит сотрудничать с SINOYQX™?

SINOYQX™ может оказывать поддержку программам разработки материалов для прямого улавливания воздуха, предоставляя следующие возможности:

• Стандартный пенополимеламин с открытыми порами
• Типичная плотность составляет около 8.5 кг/м³.
• Индивидуально разработанные пористые структуры
• Индивидуальная толщина
• Резка с ЧПУ
• Гидрофобные варианты
• Усиленные конструкции
• Обработка поверхности
• Композитная разработка
• Образцы для мелкосерийных исследований и разработок
• Совместная поддержка развития

Для каждого типа сорбента оптимальное сочетание следующих параметров:

Структура пор × Нагрузка сорбента × Воздушный поток × Условия регенерации

Это следует определить путем тестирования.

Разработайте контакторы ЦАП нового поколения с помощью SINOYQX™

Вы занимаетесь разработкой:

• Системы прямого улавливания воздуха
• Твердый сорбент DAC
• Пассивный ЦАП
• Структурированные сорбентные контакторы
• адсорбционные модули CO₂
• Материалы для удаления углерода
• Новые газотвердотельные контакторы

и ищу:

Легкая, пористая и настраиваемая 3D-сорбентная основа?

Компания SINOYQX™ может предоставить образцы меламиновой пены для оценки в следующих областях:

• Сорбентное покрытие
• Пропитка сорбентом
• Тестирование воздушного потока
• Испытание на падение давления
• Исследования адсорбции и десорбции
• Оценка велоспорта

Начать совместный проект развития

Химический состав сорбента + 3D пористая архитектура

для следующего поколения низкоэнергетических систем удаления углерода.

Связаться с SINOYQX™ →