空氣（qì）二氧化（huà）碳直接捕集技術，英文為“Direct Air Capture”，簡（jiǎn）稱“DAC”。由於二氧化（huà）碳的來源不同，在二（èr）氧化碳捕集、利用（yòng）與封存（CCUS）的技術領域，有兩種（zhǒng）路（lù）徑（jìng）：即二氧（yǎng）化碳捕集與封存（CCS）和空氣直接捕集（DAC）技術。

    二氧化碳捕集與（yǔ）封存（CCS）技（jì）術是從工業廢氣（qì）中（zhōng）捕集二氧化碳，目前技術（shù）比較成熟（shú）；空氣直接捕集（DAC）技術是在（zài）自然空氣中直接捕集二氧化碳，是新興的（de）一項碳捕集技術。

空氣直接捕集（DAC）技術示意圖

    空氣直接捕集（DAC）技術（shù）介（jiè）紹

    空氣（qì）直接捕（bǔ）集二氧化碳技術，分為吸附劑吸附法、溶劑吸收法、電化學法、膜分離法幾種。

    以上圖所示，它們的優缺點對比

    吸附劑（jì）吸附法：解吸附困難，靈活性強，相關工藝成熟；

    溶劑吸收法：溶劑（jì）消耗大，整體能耗高，產（chǎn）品純度高；

    電化（huà）學法：成本高，安全性（xìng）好，可利（lì）用可再生電（diàn）力；

    膜分離法：選擇性低，產品純度低，占地麵積小。

    吸附劑吸附法

基於氣體分子與吸附劑表麵相互作用實現選（xuǎn）擇性（xìng）吸附

DAC常用的吸附劑

    空氣二氧化碳直（zhí）接捕集（DAC）技術常用的吸附劑有金（jīn）屬有機框架、沸石分子篩、胺功能化MOF、胺功能化二氧（yǎng）化矽（SiO₂）、多孔有（yǒu）機聚合物、金屬氧（yǎng）化物、介（jiè）孔矽、納米纖維等。

DAC吸（xī）附（fù）劑分類

    空氣二氧化碳（tàn）直接捕集（DAC）技術吸附劑可分為物理（lǐ）吸附劑和化學吸附劑兩大類。其中物理吸（xī）附劑包括沸石分子篩、MOFs等；化學吸附劑包（bāo）括胺功能化吸附劑等。

    DAC吸附劑吸附法的核心在於吸附劑和吸附工藝的（de）選（xuǎn）擇：

吸附劑的選擇性

吸附劑（jì）循（xún）環工作容量

    物理吸附：沸石分子篩吸附

尺寸篩分效應

作用力差異效應

擴散速度（dù）差異效應（yīng）

Trapdoor（合頁門）效應

    物理吸附劑

低壓下二氧化碳吸附容（róng）量對比

    物理吸附劑：二氧化碳（CO₂）與水（H₂O）的競爭吸（xī）附

    隨著水量（liàng）增加，吸附量會降低，再生困難。

    應（yīng）對（duì）措（cuò）施：利用幹燥劑和吸附劑（jì）構成雙係統，或利用疏（shū）水材料對（duì）吸附劑進行封裝。

    本係統可（kě）以在溫度100℃下完成再生；在（zài）30℃下模擬空氣相（xiàng）對濕度為48%的條件下，在兩台工作裝置上陸續運（yùn）行（háng）。

利用疏（shū）水材料對吸附劑進行封裝

    吸附劑循環穩定性

    目前，報道DAC循環穩（wěn）定（dìng）性研究主要集中於30周期內。

LiX分子篩

Lewatit VP OC 1065

    化學吸附（fù）：固體胺吸附（fù）劑（jì）

    耐水性好，水可以參與二氧化碳吸附。

    優點：選擇性好、吸附量大（25℃時＞1mmol/g）；

    缺點：高溫穩定性差。

化學吸附反應示意圖

物（wù）理（lǐ）浸漬

化學接枝

    溶劑（溶液（yè））吸收法

溶劑（溶（róng）液）吸收法原理

    空氣二（èr）氧化碳直接捕集（DAC）國際示範項目

    Carbon Collect公司：Mechanical Tree（機械樹）

    第一步：吸附

    ”機械樹“立柱垂（chuí）直延伸超過10米高，裝填吸附劑（jì）捕集二氧化碳。

    第二步：降低再（zài）生

    ”機械樹“立柱被放入再生室。

    第三步：再生（shēng）過（guò）程

    發生再生以釋放捕集的二（èr）氧化（huà）碳，排放的物質從再生室排出並被處理，最（zuì）後生成純度大於95%~99.9%的二氧化碳。

    第四步：恢複高度

    機（jī）械樹再次延伸到全高，並重複以上過程。

    移動源DAC捕獲

移動源DAC捕獲

    DAC係統可以安裝在列（liè）車上，利用再生製動係統能量捕集自然環境空氣中（zhōng）的二氧化碳。

    DAC大型商業化項目示例

    ·100萬噸二氧化碳/年（nián）；

    ·溶劑吸收（shōu）法；

    ·水（shuǐ）分大量蒸發；

    ·建在河流、湖泊旁邊（biān）。

    ·4000噸二（èr）氧化碳/年；

    ·固體吸附法：胺功（gōng）能（néng）化固體吸附劑，TVSA工藝；

    ·捕獲的二氧化碳通過自然（rán）礦化過程（chéng）安全地從空氣中移除並永久儲存。

    應用前景

    空氣中二氧化碳（tàn）捕集技術在成功與應用端耦合的情況下具有廣闊的應用前景；

    物理吸附劑、化學吸附劑均可（kě）以實現高純度二氧化碳的製備；

    研發耐水、耐塵、高穩定性的吸附劑至關重要；

    開發與吸（xī）附材料相匹配的循環工藝可以起到事半功倍的效果；

    充（chōng）分挖掘各濃度二氧化碳的應用場景（jǐng）有（yǒu）望拉動分子篩消（xiāo）費、助力碳中（zhōng）和。

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