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英国利兹大学X射线技术研究用于低成本大规模碳捕获

英国利兹大学（University of Leeds）研究人员采用英国国家同步加速器“钻石光源（Diamond Light Source）”用于低成本碳捕获方法改进。研究组对氧化钙基（CaO-based）二氧化碳吸附剂效率加以研究，并将最新研究成果发表在《能源与环境科学（Energy&Environmental Science）》期刊上，对其中一种相关重要机制予以阐述，用于提高碳捕获和储存方法效率。

由Valerie Dupont与Tim Comyn博士领导的工程系研究小组实施了一系列“钻石光源”高分辨率粉末衍射（powder diffraction）光束相关实验，采用强X射线对氧化钙基吸附剂碳捕获和水合作用展开纳米级研究，提出了氧化钙与水在水合作用过程中的交互（interaction）机制。

氧化钙基吸附剂因其成本低、量大、吸收能力强、反应迅速等特点在后燃烧碳捕获和预燃烧碳捕获2种技术使用过程中得到广泛应用。在400～800℃的温度范围内可快速吸收二氧化碳形成碳酸钙，继后释放二氧化碳可实现再利用，二氧化碳可进行压缩和储存。在应用现有的后燃烧碳捕获技术时，发电厂烟道气在通过烟道时采用溶剂作为过滤器将其中的二氧化碳进行过滤，在加热前溶剂吸收二氧化碳并释放水蒸汽。而在预燃烧碳捕获技术应用过程中，在化石燃料燃烧前使用催化转炉（catalytic converter）去除二氧化碳。使用上述方法可令发电厂减少80%～90%的二氧化碳排放量。

然而，经过多次碳捕获及循环利用，吸收剂捕获能力会由于在烧结（sintering）过程中粉末形成固体导致表面积减小而有所下降。虽然通过水合作用（hydration）其表面积有所恢复，但机械强度将有所会减弱。如果能够解决上述难题，氧化钙基吸附剂可投入低成本碳捕获的大规模应用。Comyn博士表示，研究发现在氢氧化钙形成阶段由于应力（stress）很大引起分裂（disintegration）并形成纳米级晶体，该结果有助于增强对氧化钙在水蒸气存在情况下捕获/分裂情况的了解。下一步将研究吸收剂改进新方法，并将其应用于其他系统。使用“钻石光源”高分辨率粉末衍射光束进行试验是上述发现的关键所在。若采用传统X射线，则获得宽峰（broad peak）数据，如此将无法完成上述研究。通过对数据峰形（peak shape）予以详细分析，所测定的衍生参数对于烧结/分裂机制研究至关重要。

摘译自互联网