據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，最近，英國(guó)利茲大學(xué)工程系科學(xué)家利用同步加速器的鉆石光源，從納米尺度水平對(duì)氧化鈣基的二氧化碳吸收劑進(jìn)行了能效分析，解釋了吸收過(guò)程中的關(guān)鍵機(jī)制，有望提高現(xiàn)有方法的效率，帶來(lái)一種可大規(guī)模使用且經(jīng)濟(jì)高效的碳捕獲和存儲(chǔ)方法。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上。

      全球變暖引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，各國(guó)都在想辦法減少二氧化碳排放。發(fā)電廠(chǎng)煙囪里排出的氣體中含有大量二氧化碳，要過(guò)濾這些二氧化碳實(shí)現(xiàn)碳捕獲，現(xiàn)有吸收技術(shù)主要包括兩種方法：一種是后燃燒，另一種是預(yù)燃燒。前者是在被加熱之前，通過(guò)溶劑吸收二氧化碳放出水蒸氣；后者是在化石燃料燃燒之前就通過(guò)催化劑接觸轉(zhuǎn)爐除去二氧化碳，由此燃燒后的二氧化碳就很少。這兩種方法能將發(fā)電廠(chǎng)的碳排放減少80%?90%。

      氧化鈣基吸收劑廣泛用于這兩種碳捕獲技術(shù)中。它們量大成本低、吸收力強(qiáng)、反應(yīng)迅速。溫度范圍在400℃?800℃時(shí)，它們能迅速捕獲二氧化碳形成碳酸鈣，以后還可以放出二氧化碳循環(huán)使用，二氧化碳可壓縮存儲(chǔ)。然而，經(jīng)過(guò)多次碳捕獲和再生循環(huán)后，由于燒結(jié)作用會(huì)使吸收劑表面積減少，粉末聚集成固體塊，碳捕獲能力就會(huì)下降。通過(guò)水合作用能恢復(fù)它們的表面積，但其機(jī)械強(qiáng)度會(huì)降低。如果能克服強(qiáng)度和表面積問(wèn)題，氧化鈣基吸收劑就能成為一種可大規(guī)模應(yīng)用的低成本碳捕獲劑。

      為此，研究小組用鉆石光源的高分辨率衍射光線(xiàn)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，從納米水平研究了氧化鈣基材料的碳捕獲和水合過(guò)程。該項(xiàng)目博士生羅杰?莫林德說(shuō)：“利用鉆石同步加速器的高分辨率粉末衍射光束，我們能確定氫氧化物的形狀和大小以及張力水平，得到這些衍生參數(shù)是理解燒結(jié)與瓦解機(jī)制的關(guān)鍵。傳統(tǒng)光源會(huì)造成峰值重疊，無(wú)法做出這種分析?！?/P>

      研究人員發(fā)現(xiàn)，氧化鈣遇到空氣和水時(shí)，由于氧化物和氫氧化物的原子結(jié)構(gòu)不同，容易形成一層氫氧化鈣的外殼，接觸面會(huì)產(chǎn)生很大的張力，使其破碎瓦解成納米顆粒。該研究領(lǐng)導(dǎo)迪姆?柯明說(shuō)：“由此我們也了解了蒸汽中的氧化鈣捕獲/瓦解能力為何會(huì)增強(qiáng)。下一步是開(kāi)發(fā)出一種改進(jìn)吸收劑的方法，把同樣技術(shù)用于其他系統(tǒng)?！?/P>