空气二氧化碳直接捕集的发展现状与未来

摘要

针对大量燃用化石燃料而导致的全球气候变暖,传统的碳捕集技术,例如固定点源的燃烧前捕集和燃烧后捕集技术,可以帮助减缓大气中CO2浓度增长的速率.而空气CO2直接捕集技术,则可以真正的减少空气中CO2浓度,是重要的"负碳排放"技术之一.过去十年间,利用化学吸附剂,通过吸附-解吸附循环过程来从空气中移除CO2的相关研究呈现井喷式的发展趋势.本文首先综述了空气CO2直接捕集技术的发展历史,重点描述了应用于此技术中的CO2吸附剂的最新研究进展,包括碱性吸收液、支撑胺、季胺类材料以及金属有机骨架化合物(MOFs).随后,通过比较每种类型的吸附材料的吸附工艺以及相应的技术经济性数据,对空气CO2捕集技术的主要问题和发展方向进行了总结和展望.结果表明,针对新兴的空气CO2捕集技术,一批有前景的新型材料值得重点关注,例如离子液体聚合物(PILs),嫁接胺的MOFs等.然而,目前这些材料都停留在机理研究及性能探索的实验室阶段,在实际应用环境下还存在着诸多问题,需要更深入的研究.而开发实用的吸附剂-空气接触反应器,也制约空气CO2捕集技术推广和应用的关键因素之一.