Table of Contents

פחמן מופעל הפך כלי קריטי לשליטה בפליטה תעשייתית, תוך מינוף יכולת המודעות יוצאת הדופן שלה ללכוד גזי חממה כגון פחמן דו חמצני (COIRFLT:0;2FLT:1), מתאן (CHFLT:24FOVA 3), ותרכובות אורגניות תנודתיות (VOCs) עם תעשיות גלובליות תחת לחץ גובר כדי להפחית את טביעת הרגל שלהם, להבין כיצד מופעל פחמן מופעל כדי להפעילו של יצרנים סביבתיים, כמו גם עבור יצרניים, יצרני מדיניות סביבתית, כמו גם כן.

מה זה פחמן מופעל?

פחמן מופעל, הידוע גם כפחם מופעל, הוא צורה ⁇ של פחמן מעובד ליצור מיליוני נקבוביות מיקרוסקופיות. אלה pores להגדיל באופן דרמטי את שטח פני השטח של החומר - לעתים קרובות מעל 1,000 מטרים רבועים לגרם - מה שהופך אותו לאחד המודעות היעילה ביותר הידוע לאנושות.

שיטות ייצור

חומר הבסיס לפחמן מופעל יכול להיות כל חומר פחמן: עץ, פחם, אפונה, קליפות קוקוס, או אפילו פסולת חקלאית.

  • (FLT:0) הפעלה גופנית: FLT:1 חומר הגלם הוא פחמן (מעודכן באווירה אינרציה) ולאחר מכן נחשפים גזים חמצון כגון קיטור, פחמן דו חמצני או אוויר בטמפרטורות גבוהות (800-1000 ° C).
  • (FLT:0Chemical הפעלה: FLT:1 TheMark is Impregated with a Chemical Agent (למשל חומצה זרחנית, אבץ chloride, או אשלגן hydroxide) לפני להיות מחומם בטמפרטורות נמוכות יותר (450-900 מעלות צלזיוס).

בחירת שיטת המבשר וההפעלה מכתיבת את חלוקת הגודל הסופית, הכימיה של פני השטח וכוח מכני – כולם משפיעים על ביצועי גזי החממה.

תכונות פיזיות וכימיקליות

  • (ב) ,0) אזור ונפח הנקבוביות: ⁇ 1 (הערכים הגבוהים יותר) בדרך כלל מתכוונים לקיבולת מודעות גדולה יותר.
  • (ב) התפלגות גודל:0) התפלגות גודל של תפוצה: 1FLT:1 מיקרופוחיות (וולט;2 nm) הם אידיאליים ללכידת מולקולות גז קטנות כמו COIRLT:203FLT 3:203; mesopores (2–50 nm) להקל על דיפוזיה מהירה יותר; מאקרו ( & gt; 50 nm) סיוע בהובלת גז.
  • קבוצות פונקציונליות:0 (Surface Functional groups:FLT:1Building groups המכילים חמצן (למשל, carboxyl, hydroxyl, Carbonyl) ניתן להציג באמצעות טיפול כימי כדי לשפר את לכידת גזי קוטב.
  • (ב) ניתן לשחזר את כמות הפחמן (בלטינית:0) ב[[1924]], אך ניתן ליישב כמות גדולה של פעמים רבות, ולצמצם את עלויות מחזור החיים.

Greenhouse Gas Emissions בתעשייה: The Scope of the Problem

על פי סוכנות להגנת הסביבה של ארצות הברית (EPALAC)FLT:1, תהליכים תעשייתיים מהווים כ 23% מפליטת גזי החממה העולמית.

  • ייצור:0 (ההתחברות): 1:1 משחרר COFLT:2033 ⁇ FLT 3:2033 משריפת דלק מאובן וזרימת אבן גיר.
  • (ב) [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0) פעילות גז: FLT:1 מרש"ל מאן מפלט, עיבוד, תחבורה היא דאגה גדולה.
  • (ב) ,0) ייצור: ⁇ ⁇ 1 (ב) , יבולים מבוי אש פולטים COFáveLT:2FLT 3:2FLT 3:2FLT 3, וכן מספר של כספית ו-VOCs.

בעוד שטכנולוגיות לכידת פחמן ואחסון (CCS) מכוונות למקורות נקודה גדולים, זרמים תעשייתיים רבים מכילים גזים מעורבים בריכוזים נמוכים יותר, שבהם מערכות מבוססות מודעות – במיוחד באמצעות פחמן מופעל – הן פתרון יעיל, חסכוני ורחב.

מכניזם: כיצד פחם פעיל תופס גזי גז ירוק

פרסום: Fundamentals

אדמירפורציה מתרחשת כאשר מולקולות גז לדבוק על פני השטח של פחמן מופעל דרך פיזי (ואנס דר Waals) או אג"ח כימי.מודעות פיזיות הוא הפיכה דומיננטי עבור רוב גזי החממה בטמפרטורות מתון ולחצים. מודעות כימיות (שמטה) כרוך בדבקות חזקה יותר ויכול להיות משופר על ידי אי הגבלת פחמן עם amines, תחמוצת מתכת, או סוכנים אחרים תגובתיים.

⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) ⁇ :0 [2oriFLT] מולקולות (קוטר קינטי -0.33 nm) הן מודעות למעשה במיקרו-פוחיות, עם זאת, היעילות תלויה בטמפרטורה ובלחץ חלקי.לתפוסת שלאחר-הבעירה (למשל, מדלק כוח), פחמן מופעל בצורה הטובה ביותר בטמפרטורות בינוניות (25 עד 75 מעלות צלזיוס) ו- COFLT:2FLT3 מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ) , מ-5%, באמצעות קיבולת שפעת של פחמן מ- 4, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000;

לכידת מטאן

(א) מאן (.38 nm) הוא גז חממה חזק עם פוטנציאל התחממות עולמי 25 פעמים של COMOLT:0.2FLT:1 מעל מאה שנים, הפעיל את הטבע הידרופובי של פחמן תומך CHFLT:240303FLT 3 מודעות על פני מים vapor, מה שהופך אותו אידיאלי עבור לכידת מתאן מגז מאפידי גזי פחם, גז טבעי או דליפות גז טבעי, או גזים פחמן, כמו גם כן, 000, גזים גזים גזים גזים גזים טבעיים, או גזים.

VOCs ו-Co-Pollutants

הפליטות התעשייתיות רבות מכילות תרכובות אורגניות מתוחכמות הפועלות כגזי חממה עקיפים (למשל, על ידי יצירת אוזון ב-troposphere) הפעילו את ספקטרום המודעות הרחב של פחמן מאפשר הסרת בו זמנית של VOCs לצד COOVAFLT:02FLT:1 או CHFLT:24FLT 3, פשט את מערכות הבקרה הכוללות.

יישומים תעשייתיים של פחמן מופעל עבור ניכוי הרשאות

1. תעשיית ה-Cement

צמחי Cement משתמשים פחמן מופעל במסננים של בית תרמילאים ופרסומות ארוזות כדי ללכוד כספית ולשקול תרכובות אורגניות. בעוד COFLT:0203FLT:1 הסרת מפלט קילון עדיין מתפתח, פרויקטים של טייס הוכיחו כי פחמן מופעל יכול לשמש כמתקדם-מקודש לפני יותר אנרגיה אינטנסיבית קריאות או membrane.

2 ייצור כימי

בצמחים המייצרים את ethylene, propylene, או ammonia, פחמן מופעלת סקורברים לטפל גזים המכילים מתאן, ethylenelene, ו הידרוקרבמנים אחרים.מדמי פחמן עם גדלים מותאמים יכול לשחזר באופן סלקטיבי יותר פחמן פחמן פחמן עת ללכוד גזי חממה.

דור הכוח

צמחי כוח משוריינים משתמשים בהזרקת פחמן מופעלת (ACI) כדי להסיר כספית מגז פלואו, טכנולוגיה שהוכרעת באזורים רבים.פחמן גם מסיר כמה COIRFLT:0203303FLT:1 ו-VOCs כ-benefit. התפתחויות חדשות ב"מרכיבי פחמן פחמן-פחמן" יכולות לאפשר בקרוב מודולים מופעלים כדי להשתלב ישירות במערכות הקיימות עבור פחמן עמוק יותר ללכידת פחמן.

נפט וגז ונפט וגז

Methane הנפלט במהלך ייצור גז טבעי ניתן לכופף באמצעות מערכות מודעות להזיז לחץ (PSA) ארוזות עם פחמן מופעל. בדומה, יחידות שדרוג גז הקרקע מסתמכות על פחמן מופעל כדי להסיר סולפיד מימן ו-Siloxanes, הניב ביומטראן באיכות צינורות עם הרבה יותר אינטנסיביות פחמן נמוכה.

יתרונות של פחמן מופעל על פני טכנולוגיות אחרות

  • (FLT:0) יעילות: FLT:1 מופעל פחמן הוא בדרך כלל זול יותר מאשר מסגרות אורגניות מתכת, זאלולטים, או מערכות משככי כאבים, הן בהוצאות הון והן בעלויות התפעוליות.
  • (ב) [15] ,5 ; ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)Modularity:FLT:1 ניתן להגדיל את מערכות אדמירציה או לרדת בקלות, מה שהופך אותם מתאימים לאתרים תעשייתיים קטנים עד בינוני שבו צמחי CCS גדולים אינם כלכליים.
  • (FLT:0)Low Energyעונש: 1FLT שלא כמו לכידת מבוססת פותר, מערכות פחמן מופעלות דורשות רק תנודות טמפרטורה בינוניות, וניתן להפעילן באמצעות חום פסולת.
  • (הפוטנציאל של תפוצה:0) חידוש פוטנציאל: 1FLT:1 ניתן להשתמש בפחמן רב מאות פעמים אם הוא מוקרן כראוי, עוד יותר צמצום פליטות מחזור חיים.

אתגרים ומגבלות

חידוש וארוכותיות

התחדשות תרמית (התחממות ל 500-900 מעלות צלזיוס בגז אינרטי) יכולה לשחזר את יכולת המודעות אבל גם לצרוך אנרגיה ועלולה לדרג את המבנה על מחזורים חוזרים.התחדשות כימית משתמשת בפתרונות כגון פתרונות קיטור או סיבתיים, אשר יוצרים בעיות ניהול מים פסולת.מחקר לתוך גליון מיקרוגל-מחוספס וקורא נועד להפחית את החסרונות האלה.

טביעת רגל פחמן מופעלת של פחם

הפחתת פחמן מופעלת עצמה משחררת COIRFLT:0 [2FIRLT:1], במיוחד כאשר משתמשים במזיקים מבוססי פחם.הפחתת פליטות נטו חייבת לקחת בחשבון את פחמן מוטבע זה.

אפשרויות ל-Moisture Interference

מים פנויים במיצוי תעשייתי יכולים להתחרות עם גזי יעד עבור אתרים של מודעות.הפחמי מימן הידרופוביים או בצעדים טרום-קריה להפחית את הבעיה הזו, אך להגדיל את המורכבות.עבור COIRLT:02FLT:1 לכידת, פחמן מבוזרת-אמין להפחית את ההפרעות לחות תוך שיפור הסלקטיביות.

עקבו אחרי Spent Carbon

לאחר מותש מלא, פחמן מופעל עשוי להיות מסווג כפסולת מסוכנת אם יש לו תרכובות רעילות מודעות (למשל, כספית, מתכות כבדות). חסינה בטוחה או שירותי תגובה מחוץ לאתר להוסיף עלויות תפעוליות.

כיוונים עתידיים וחדשנות

פחמן מופעל על ידי Bio-based Carbons

שאריות חקלאיות (corncobs, קש, השקיות אורז) ואפילו שפכים של ביוב נחקרים כבשרים נמוכים פחמן.חומרים אלה בדרך כלל יש תוכן חמצן גבוה, אשר ניתן למנף כדי ליצור פני פחמן עשירים בקבוצות פונקציונליות עבור COIRFLT משופר:02FLT:1 ללכוד.

חומרים מהונדסים ו היברידיים

(התחרפת פחמן מופעל עם תחמוצות מתכת (למשל, MgO, CaO) או מסגרות מתכת-אורגניות יוצרות מודעות היברידיות המשלבות יכולת גבוהה עם סלקטיבות משופרות.לדוגמה, FLT:0IEA StudiesFLT:1 מדגיש פחמן מגובש המגנזיום שיכול ללכוד COFLT:2LT3, לדוגמה, בעוד טמפרטורות נמוכות יותר מחוסמות עם חום.

לכידת פחמן משולבת ו- Utilization (CCU)

במקום לאחסן את COFearve:0.2FLT:1, כמה פרויקטים שואפים להמיר אותו לתוך בניית חומרים או כימיקלים ישירות בתוך מיטת המודעות. Catalytic הפעיל פחמן כי שניהם ללכוד COIRLT:203033FLT 3 ו קטטה את המרה שלו למנול או urea מייצג שדה מבטיח.

תהליך מתקדם וידויים

שילוב מודעות פחמן מופעל עם הפרדה קרום או דינקייה Cryogenic יכול להשיג שיעורי לכידת גבוהים יותר ( ⁇ 95%) תוך צמצום צריכת האנרגיה.טמפרטורת המודעות לנדנדה (TSA) ומודעות נדנדה לחץ (PSA) הם אופטימיזציה עם למידת מכונה כדי לחזות פריצת דרך מיטה מחזורי התחדשות באופן אוטומטי.

מסקנה

פחמן פעיל כבר ממלא תפקיד חיוני בצמצום פליטות גזי החממה התעשייתיים, מהסרת כספית בתחנות כוח למאן ללכוד את הנפט ואת פעילות הגז.עם חידושים מתמשכים בבחירה, הנדסה פני השטח וטכנולוגיה חידוש, התרומה שלה צפויה להתרחב באופן משמעותי.עבור תעשיות מול דרישות פחמן מחמירות יותר, פחמן מופעל מציע נתיב מוכח, מדרגי, בר קיימא יותר קדימה.