低成本二氧化碳膜捕集技术将进行工程规模放大

美国燃气技术研究院（GTI）和俄亥俄州立大学将共同承担一个工程规模的碳捕集系统的设计和测试，该项目在怀俄明州综合测试中心对燃煤烟气进行测试。

俄亥俄州立大学研究团队开发的二氧化碳选择膜，由一层非挥发性的、含氨基的化合物覆盖在纳米多孔聚合物载体上组成。当含二氧化碳的烟气与膜接触时，二氧化碳分子通过与膜中的氨基结合溶解到膜中，形成质子化胺阳离子和碳酸氢根阴离子。然后，二氧化碳分子从一个共价结合的氨基位点跃迁到随后的相邻位点，在该位点，二氧化碳与一个在膜上扩散的移动载体（一个氨基酸盐）反应。当二氧化碳从氨基位置解吸时，就释放到膜的低压侧，而氨基留在膜中。由于其他烟气组分的跨膜扩散非常缓慢，因此该膜可以选择性地将二氧化碳从烟气流中分离出来。

俄亥俄州立大学教授Winston Ho解释称，这种膜分离法具有以下一些优势：该膜将二氧化碳在氨基上的吸附和解吸合并成了一步，不需像传统吸收法那样进行胺再生，因此可以降低能耗；此外，膜系统可以连续运行，而采用溶液吸收法进行碳捕集则需要吸收和再生两步运行。同时，通过使用大量异丙基将氨基转化为空间位阻胺，可以提高二氧化碳的吸附能力。

在测试项目中，俄亥俄州立大学的研究团队将这种薄膜材料制成螺旋缠绕组件，计划使二氧化碳捕集纯度达到95%、每吨二氧化碳捕集成本为30美元的目标。业内人士表示，在现实环境中开展工程规模的研究将有助于验证该系统的市场可行性，有助于其进一步在公用事业和工业领域的新旧装置上应用。