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技术独步全球,台大发明创新低成本碳转化系统

台大团队首创“中空金属纤维二氧化碳吸附器”及“触媒转化系统”,能以更高效率、更低成本、更小体积设备进行更大量碳捕捉。新技术除了可减少工业部门排放的大量二氧化碳外,还能重新利用收集到的高浓度二氧化碳,将其转化成高价值化学产品。继续阅读…...  

台大团队首创“中空金属纤维二氧化碳吸附器”及“触媒转化系统”,能以更高效率、更低成本、更小体积设备进行更大量碳捕捉。新技术除了可减少工业部门排放的大量二氧化碳外,还能重新利用收集到的高浓度二氧化碳,将其转化成高价值化学产品。

工业部门如电厂、钢厂、化工厂等在生产运作同时,无法避免地会制造大量副产品如二氧化碳与废热。过去,二氧化碳大多被动封存、废热直接浪费,但今日环保回收与循环经济概念越来越兴盛,许多捕获二氧化碳并再利用(Carbon Capture and Utilization,CCU)的想法也应运而生,有些可直接重新制备,有些则转化为新化学能源产品。

现在,包括台大化学工程系教授童国伦在内的台大团队将焦点放在二氧化碳吸附与转化利用技术,领先全球开发出独特“中空金属纤维吸附器”。童国伦介绍,金属可以是任何金属,目前团队使用可冷可热的铜管,其表面含有大量均匀分散的二氧化硅多孔吸附粒子,且拥有庞大单位吸附面积(>500 m 2 /m 3),当冷水流过时,二氧化碳会大量吸附在这些高分子颗粒的孔隙中。

接着透过最佳化系统设计整合厂区的废热系统,利用热能来进行孔隙中的二氧化碳脱附,可以大幅降低碳捕捉成本(无论哪种碳捕捉再利用技术,70% 以上成本皆来自脱附阶段消耗),符合经济效益。

此外只要简单将装置串(并)联就可扩大系统处理量,目前一台金属纤维吸附系统长度仅 25 公分、直径 8 公分,内含 200 根金属纤维吸附器,一天却能处理 10 公斤二氧化碳,已经可以取代比自身体积大上 10 倍的传统化工流体反应器,好比麻雀虽小、五脏俱全。

而从空气中脱附下来的二氧化碳还不只是来个封存眼不见为净而已,团队开发出另一种奈米孔洞金属有机骨架材料的触媒转化反应器,利用新颖热电浆喷涂技术(Novel TPSC)将触媒喷在陶瓷管上。

上述厉害的技术在于,一般陶瓷具有易碎、封装焊接困难(封口容易氧化酸蚀,日本、德国厂商面对这问题也很头大)等障碍,但团队简单利用水在喷涂过程中发挥降温作用,并借由蒸发的水蒸气来制造出多孔陶瓷奈米薄膜(想像水蒸气从熔岩底下破壳窜出,冷却后形成一个一个坑洞),可大幅提升反应面积,增加反应速率。

触媒转化反应器可将前段中空金属纤维吸附器所捕捉的高纯度二氧化碳和环氧丙烷,重新反应生成碳酸亚丙酯,目前在 24 小时内转化率可高达 75%。

碳酸亚丙酯(PC)为高价值化工原料之一,可做为高分子聚碳酸亚丙脂(PPC)的原料,而 PPC 可用来制作可降解泡沫材料、板材、一次性医用 / 食品包装材料等。

今天刊登了《技术独步全球,台大发明创新低成本碳转化系统》一文


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