Schiuma melaminica per la cattura diretta dell'aria
Supporto assorbente 3D leggero per sistemi di rimozione del carbonio a basso consumo energetico
Le tecnologie di cattura diretta dell'aria (DAC) si stanno evolvendo oltre la sola chimica degli adsorbenti.
Con l'aumentare delle dimensioni dei sistemi DAC, gli ingegneri devono anche considerare come grandi volumi di aria ambiente si muovono attraverso la struttura di cattura, quanta massa strutturale inattiva deve essere riscaldata durante la rigenerazione e con quale efficacia il sorbente viene distribuito in tutto il contattore.
SINOYQX™ sta esplorando la schiuma melaminica a celle aperte come:
Supporto assorbente 3D leggero
per i sistemi di cattura diretta dell'aria di nuova generazione.
In questo concetto, la schiuma di melamina non cattura la CO₂ autonomamente.
Al contrario, funge da supporto poroso leggero in grado di sostenere potenzialmente assorbenti di CO₂ specializzati all'interno di una struttura tridimensionale a celle aperte.
Perché il DAC ha bisogno di qualcosa di più di semplici adsorbenti migliori
L'aria ambiente contiene una concentrazione relativamente bassa di CO₂.
Per rimuovere quantità significative di anidride carbonica, i sistemi DAC devono quindi trattare volumi d'aria molto elevati.
Ciò significa che le prestazioni del sistema dipendono non solo da:
Quanta CO₂ può catturare l'adsorbente?
ma anche su:
Con quale efficacia l'aria riesce a raggiungere il materiale assorbente?
Se la struttura del materiale assorbente crea un'eccessiva resistenza al flusso d'aria, il sistema potrebbe richiedere una maggiore potenza della ventola e un maggiore apporto di energia elettrica.
Allo stesso tempo, se il materiale adsorbente è supportato da metalli pesanti, ceramica o altri materiali strutturali, anche questi componenti inattivi potrebbero dover essere riscaldati e raffreddati ripetutamente durante la rigenerazione.
Per i sistemi DAC di prossima generazione, la sfida ingegneristica sta quindi diventando sempre più:
Chimica degli adsorbenti + Architettura degli adsorbenti
Architettura di adsorbimento a celle aperte 3D
La schiuma melaminica SINOYQX™ presenta una struttura continua tridimensionale a celle aperte.
A differenza di una superficie bidimensionale convenzionale, l'aria può muoversi attraverso la rete porosa interna della schiuma.
Ciò crea l'opportunità di studiare rivestimenti assorbenti, metodi di impregnazione e funzionalizzazione superficiale che distribuiscono i materiali di cattura attivi in tutta la struttura.
Una possibile configurazione potrebbe essere:
Aria ambiente
↓
Schiuma melaminica a celle aperte 3D
↓
Assorbente di CO₂ distribuito sullo scheletro di schiuma
↓
Contatto gas-solido
↓
Cattura di CO₂ da parte dell'assorbente attivo
↓
L'aria rimanente continua a circolare attraverso la struttura
In questo sistema, la schiuma di melammina funge da:
La funzione attiva di cattura della CO₂ rimane invariata grazie alla specifica chimica dell'assorbente.
Potenziale vantaggio 1: Minore resistenza al flusso d'aria
Supporto per la progettazione di contattori DAC a bassa caduta di pressione
La cattura diretta dell'aria richiede un sistema di trattamento dell'aria ad alto volume.
Per questo motivo, la caduta di pressione è un parametro ingegneristico importante a livello di sistema.
Una struttura di contatto ad alta densità può fornire un'ampia superficie, ma può anche aumentare la resistenza al flusso d'aria.
L'obiettivo non è quindi semplicemente quello di massimizzare la superficie.
Il vero obiettivo ingegneristico è trovare un equilibrio tra:
Contatto efficace gas-solido
and
Bassa resistenza al flusso d'aria
La schiuma melaminica a celle aperte SINOYQX™ è in fase di valutazione come potenziale architettura per:
Supporto assorbente a bassa caduta di pressione
Lo sviluppo futuro potrà concentrarsi su:
La relazione chiave da caratterizzare è:
Velocità dell'aria rispetto alla caduta di pressione
in condizioni realistiche di carico dell'assorbente.
Potenziale vantaggio 2: Massa strutturale estremamente ridotta
Riduzione del carico termico inattivo durante la rigenerazione
Molti processi di cattura diretta dell'aria funzionano attraverso cicli ripetuti di adsorbimento e rigenerazione.
Un processo tipico può prevedere:
Adsorbimento di CO₂
↓
Saturazione dell'assorbente
↓
Rigenerazione
↓
Rilascio di CO₂
↓
Riutilizzo degli assorbenti
Durante la rigenerazione termica, l'energia immessa non riscalda solo il materiale adsorbente stesso.
Anche la struttura di supporto e altri componenti inattivi possono assorbire calore.
Ciò contribuisce a:
Carico termico parassita
La schiuma melaminica standard SINOYQX™ ha una densità tipica di circa:
8.5 kg / m³
La sua massa strutturale molto bassa lo rende un candidato per la valutazione come:
Supporto assorbente a bassissima massa termica
Il possibile percorso ingegneristico è il seguente:
Massa di supporto inferiore
↓
Minore capacità termica strutturale inattiva
↓
Minore quantità di materiale inattivo riscaldato ripetutamente durante ogni ciclo
↓
Potenziale riduzione della domanda di energia legata alla rigenerazione
Il parametro di prestazione finale non dovrebbe essere semplicemente il peso del materiale.
La metrica rilevante a livello di sistema è:
Consumo energetico per tonnellata di CO₂ catturata
Potenziale vantaggio 3: Maggiore quantità di adsorbente attivo per unità di massa strutturale
I substrati planari tradizionali supportano principalmente il materiale attivo su una superficie esterna.
Un'impalcatura porosa tridimensionale offre la possibilità di distribuire l'assorbente all'interno di una rete interna.
Ciò crea l'opportunità di esplorare:
Maggiore superficie attiva per unità di massa strutturale
I potenziali vantaggi includono:
L'obiettivo è utilizzare meno materiale strutturale, favorendo al contempo una chimica di cattura più attiva.
Piattaforma di supporto per sorbenti DAC SINOYQX™
SINOYQX™ può supportare lo sviluppo congiunto di diverse strutture in schiuma melaminica per la ricerca sulla cattura diretta dell'aria.
Grado standard a celle aperte
Adatto per la valutazione preliminare che coinvolge:
Questo materiale può essere utilizzato come base di partenza per esperimenti di verifica della fattibilità.
Grado di caduta di bassa pressione
Progettato per un'ulteriore ottimizzazione di:
Le potenziali aree di ricerca includono:
Grado idrofobico
Adatto per valutare il funzionamento del DAC in condizioni:
Questo grado può aiutare i ricercatori a studiare come l'umidità influisce su:
Grado rinforzato
Sviluppato per progetti che richiedono miglioramenti:
Questa opzione è più adatta per i contattori prototipo e gli studi sui cicli ripetuti.
Modello di sviluppo congiunto
SINOYQX™ non considera la schiuma di melammina come l'assorbente di CO₂ in sé.
Il nostro ruolo è incentrato su:
Architettura 3D a celle aperte
Un modello di cooperazione adeguato è quindi il seguente:
Sviluppatore di sorbenti
Offre competenze specialistiche in:
SINOYQX™
Offre competenze specialistiche in:
Insieme, il sistema diventa:
Chimica adsorbente + Architettura porosa
Parametri chiave di prestazione da convalidare
Questa applicazione dovrebbe essere attualmente trattata come:
Concetto di sviluppo congiunto
piuttosto che un prodotto DAC commerciale completamente validato.
I seguenti parametri devono essere valutati insieme al rivelatore dell'adsorbente.
Caricamento dell'assorbente
Determinare la quantità di adsorbente attivo che può essere trattenuta per:
pur mantenendo un flusso d'aria accettabile e una stabilità meccanica.
Assorbimento di CO₂
Valuta entrambi:
CO₂ / Massa dell'assorbente
and
CO₂ / Volume del modulo
per comprendere le prestazioni sia a livello di materiale che a livello di modulo.
Calo di pressione
Stabilire curve di prestazione su diversi parametri:
L'obiettivo è generare:
Velocità dell'aria rispetto alla caduta di pressione
dati per la progettazione del contattore.
Cinetica di assorbimento
Valutare:
Massa termica
Confrontare diverse architetture di supporto a parità di capacità di cattura della CO₂.
La domanda chiave è:
Quanto materiale inattivo deve essere riscaldato e raffreddato durante ogni ciclo di rigenerazione?
Stabilità ciclistica
Il ciclismo a lungo termine dovrebbe valutare:
Stabilità dell'umidità
Valutare le prestazioni in diverse condizioni di umidità relativa, comprese le variazioni di:
Applicazione aggiuntiva: isolamento termico nei sistemi DAC
La schiuma di melamina potrebbe inoltre essere valutata per un secondo ruolo, più convenzionale, all'interno dell'infrastruttura DAC.
I possibili punti di isolamento includono:
Riducendo le inutili dispersioni di calore, l'isolamento termico può contribuire a ridurre il fabbisogno di riscaldamento all'interno delle apparecchiature DAC.
Questa applicazione è distinta dal concetto di supporto assorbente ed è più vicina ai casi d'uso consolidati nell'isolamento industriale.
Dai materiali leggeri al minor consumo energetico parassita
SINOYQX™ non dichiara che la schiuma di melamina catturi direttamente la CO₂.
Il potenziale percorso di riduzione delle emissioni di carbonio si basa sull'ingegneria di sistema:
Livello materiale
Materiale 3D a celle aperte ultraleggero
↓
Livello dei componenti
Supporto assorbente leggero
↓
Livello di processo
Potenziale minore resistenza al flusso d'aria
Minore massa termica strutturale
Riduzione del peso di supporto inattivo
↓
Livello di sistema
Minore flusso d'aria parassita e minore richiesta di energia termica
↓
Livello di rimozione del carbonio
Potenziale riduzione dell'energia necessaria per tonnellata di CO₂ catturata
L'obiettivo è semplice:
Aiutare gli assorbenti a funzionare in modo più efficiente.
Perché collaborare con SINOYQX™?
SINOYQX™ può supportare i programmi di sviluppo di materiali per la cattura diretta dell'aria con:
Per ciascuna chimica dell'adsorbente, la combinazione ottimale è:
Struttura dei pori × Carico di adsorbente × Flusso d'aria × Condizioni di rigenerazione
dovrebbe essere determinato tramite test.
Sviluppa la prossima generazione di contattori DAC con SINOYQX™
Stai sviluppando:
e sto cercando un/una:
Supporto assorbente 3D leggero, a celle aperte e personalizzabile?
SINOYQX™ può fornire campioni di schiuma melaminica per la valutazione in:
Avviare un progetto di sviluppo congiunto
Chimica degli adsorbenti + architettura porosa 3D
per la prossima generazione di sistemi di rimozione del carbonio a basso consumo energetico.
Contatta SINOYQX™ →
