11 دسامبر 2023 -توسط Kat Procyk، دانشگاه پیتسبورگ
گروه تحقیقاتی Hornbostel بر روی بهینه سازی طراحی این سیستم جاذب جامد متمرکز شد و دریافت که شرایط بهینه معقول و سازگار با ادغام در یک کارخانه NGCC است. آنها معتقدند که کار آینده با یک جاذب جامد که برای جذب مستقیم هوا مناسب تر است، می تواند انتشار گاز دی اکسید کربن صفر یا خالص منفی را فعال کند. اعتبار: دانشگاه پیتسبورگ
گاز طبیعی یکی از بزرگترین منابع تامین انرژی در جهان و یک سوخت قابل دوام برای بسیاری از مصارف مختلف است. به‌ویژه نیروگاه‌های سیکل ترکیبی گاز طبیعی (NGCC) یک طرح سیستمی بسیار کارآمد هستند که احتمالاً به تأمین برق پایه بلندمدت ادامه خواهند داد.
با این حال، یک مشکل وجود دارد. گاز طبیعی یک سوخت فسیلی است و افزایش استفاده از سوخت های فسیلی دی اکسید کربن (CO2) بیشتری را در اتمسفر آزاد می کند که یک نگرانی اصلی برای تغییرات آب و هوایی است.
کاترین هورنبوستل، استادیار مهندسی مکانیک و علم مواد در دانشگاه می گوید: «از آنجایی که صنایع بیشتر به سمت انتشار خالص صفر حرکت می کنند، جذب و ذخیره کربن با نرخ جذب بالا برای حفظ گاز طبیعی در آینده ای با کربن پایین ضروری خواهد بود و با گسترش انرژی های تجدیدپذیر متناوب، نیروگاه های گاز طبیعی باید بیشتر در شرایط کم بار کار کنند.”
Hornbostel که در فناوری جذب کربن به خوبی مسلط است، تیمی از محققان دانشگاه ویرجینیای غربی، دانشگاه تولدو و AristoSys LLC را در پروژه ARPA-E برای مدل‌سازی طراحی جدید جذب کربن هیبریدی در کارخانه‌های NCGG رهبری کرد که تقریباً به خالص رسید. -صفر آلایندگی
آنها یک سیستم جذب کربن هیبریدی را مدل کردند که به یک نیروگاه NGCC متصل می شود و از یک غشاء و سیستم های جاذب جامد تشکیل شده است. برای سیستم جاذب جامد، تیم جاذب‌های بستر ثابت بسته‌بندی شده با جاذب‌های جامد با چارچوب فلزی آلی (MOF) را مدل‌سازی کردند که CO2 را جذب می‌کنند و با استفاده از بخار نیروگاه، تحت دفع نوسان دما قرار می‌گیرند.
گروه تحقیقاتی Hornbostel بر روی بهینه سازی طراحی این سیستم جاذب جامد متمرکز شد و دریافت که شرایط بهینه معقول و سازگار با ادغام در یک کارخانه NGCC است. آنها معتقدند که کار آینده با یک جاذب جامد که برای جذب مستقیم هوا مناسب تر است، می تواند انتشار گاز دی اکسید کربن صفر یا خالص منفی را فعال کند.
اگرچه گروه تحقیقاتی دکتر هورنبوستل بر روی طراحی سیستم جاذب جامد متمرکز بود، کل تیم پروژه با هم کار کردند تا سیستم یکپارچه NGCC + غشاء + جاذب جامد را مدل‌سازی و بهینه‌سازی کنند. این تیم یک سیستم یکپارچه ایجاد کردند که در آن یک سیستم جذب کربن غشایی ابتدا خروجی گاز طبیعی و سپس یک سیستم کربن جاذب جامد را پردازش می کند.
مدل آنها نرخ جذب کربن 99.3 درصدی از جریان گاز طبیعی ورودی را در شرایط بار بالا و نرخ جذب کربن 99.6 درصدی را در شرایط بار کم نشان می‌دهد. آنها همچنین دریافتند که سیستم هیبریدی آنها نسبت به سیستم جذب کربن با حلال MEA که 90 درصد جذب کربن را در معاملات آتی با مالیات CO2 بالا انجام می دهد، مقرون به صرفه تر خواهد بود.
اگرچه نتایج آنها کاملاً به جذب 100 درصد کربن (انتشار خالص صفر) نرسیده است، Hornbostel مطمئن است که انتشار صفر خالص و شاید حتی خالص منفی با طراحی آنها با بهینه سازی مواد جاذب جامد انتخاب شده قابل دستیابی است.
Hornbostel گفت: «اگرچه نتوانستیم به انتشار خالص صفر برسیم، اما به طرز دلگرم کننده ای به آن نزدیک شدیم. این گامی بود که ما باید انجام می‌دادیم تا نشان دهیم که گاز طبیعی می‌تواند بخشی از ترکیب برق در آینده‌ای کربن‌زدایی شود.»
مقالات جذب کربن انعطاف‌پذیر با استفاده از جاذب‌های بستر ثابت MOF در یک نیروگاه NGCC و «بهینه‌سازی یک نیروگاه گاز طبیعی با سیستم‌های جذب غشایی و جاذب جامد» اخیراً در Carbon Capture Science & Technology منتشر شده‌اند.
