碳回收

HORIBA 通过提供从工艺过程到材料本身的分析测量技术,如二氧化碳和其他气体监测技术以及化学品和合成燃料生产所需的催化剂材料分析技术等,为 CCUS 和碳回收技术的改进和推广做出贡献。

为了实现碳中和,在使用氢气的同时,扩大作为温室气体之一的二氧化碳(CO2)的利用是必不可少的。在各种被称为 "碳循环 "的技术研究和倡议中,人们都提到要积极利用二氧化碳。
目前,人们特别关注 CCS(二氧化碳捕集与封存)技术和 CCUS(二氧化碳捕集、利用和封存)技术,前者可以捕集和封存大气中的二氧化碳以及工厂和发电厂产生的二氧化碳,后者可以有效利用二氧化碳。

将 CCUS 与化石燃料生产的灰氢相结合,由此得到的氢气被称为 "蓝氢"。蓝氢由于排出的二氧化碳被捕集、利用和封存,所以比较清洁。
甲烷化,即利用可再生能源水电解制氢获得的氢气与二氧化碳反应,合成甲烷(CH4),是一种以二氧化碳为原料合成化学品的技术。"人工光合作用",利用太阳能将水和二氧化碳转化为氢气和有机化合物。碳回收技术包括 "甲烷化",以及 "人工光合作用"技术。

 

内容


捕捉二氧化碳获得蓝氢

现在有许多有助于 CCS 和 CCUS 进程的碳捕获(CC)方法,最常见的方法是将含有二氧化碳的气体与吸附剂或吸附材料接触,以吸附二氧化碳并分离和回收。胺法是一个典型的例子。
回收的二氧化碳将被提炼到适合作为资源使用的水平,并作为合成燃料的原料。例如通过甲烷化和人工光合作用,将二氧化碳反应生成甲烷和氢气。

我们通过测量和监测二氧化碳和其他杂质气体的浓度,包括分离、回收和提纯过程前后的浓度,为生产高质量的二氧化碳作出贡献。此外,我们还在研究和开发能够提高吸附剂的吸附和再生性能的吸附剂材料。

我们独特的测量和分析技术

测量在二氧化碳分离、回收和净化过程中 CO和杂质气体、废气废水

各个行业的氢气生产都涉及气体分离、回收和净化过程,通过这些过程去除其中的杂质气体(CO、CO2、CH4、SO2),然后提炼和生产高纯氢气,使之达到应用要求的水平。

为了确认氢气中的杂质气体已经符合应用标准,氢气中的微量气体需要被实时监测。

  1. 预处理:杂质气体如氨气,在脱硫废气中需要被去除。对去除后的气体中的杂质气体和二氧化碳进行监测十分重要。
  2. 分离、回收和净化:例如,在制氨过程中,监测 CO与氨在吸收塔中的反应及其回收对于优化工厂控制来说是必要的。同时,监测氨溶液的 pH 值和电导率对于工艺的稳定运行也是必要的。
  3. 后处理:需要监测废气,以确保去除二氧化碳后的无用气体,包括氨和其他物质,已经得到处理,并达到可以最终从烟囱排出的水平。

多组分气体分析仪 VA-5000

烟气监测系统 ENDA-600ZG 系列

便携式气体分析仪 PG-300

HORIBA 水与液体分析仪


合成燃料和甲烷化

合成燃料是通过合成二氧化碳和氢气制成的燃料,预计将成为碳回收技术之一。由绿氢(由可再生能源生成的无二氧化碳氢气)制成的合成燃料也被称为 "e-燃料"。

其中一个技术甲烷化工艺有望被应用于人工合成甲烷,其中路径有两条。一为先利用可再生能源发电从而电解水所得的氢气和氧气,再把 H2 和 CO2 通过化学反应生成甲烷;二为利用水和 CO2 共同电解生成合成气(H2 和 CO 的混合气)继而人工合成甲烷。

甲烷被用作城市燃气(LNG)和甲醇的原料。以这种方式生产的甲烷也被称为 "合成甲烷 "或 "碳中和甲烷"。

我们独特的测量和分析技术

气体浓度监测

氢气和二氧化碳作为甲烷化和合成甲烷气的来源,监测高浓度的氢气和二氧化碳浓度是很有必要的。

防爆气体分析仪 51 系列

Co-Electrolysis 评价

甲烷合成的主要技术有 Sabatier 反应技术以及联合电解技术。Sabatier 反应技术即水电解产生的氢气与 CO在 Sabatier 反应器中反应生成甲烷;联合电解技术是指在甲烷化反应器中,水和二氧化碳同时电解生成氢气和 CO,再生成甲烷。  

联合电解技术与 Sabatier 反应技术相比,因为它在反应过程中产生的废热损失更少,所以具有更高的能量转换效率上。

PEM 和碱性液体电解槽测试

SOFC/SOEC 电解槽测试


二氧化碳衍生的化学品制造和人工光合作用

将 CO作为化学反应的原料来生产化学品和可储存的能源(氢气、甲醇、甲烷等)的技术是碳回收的另一个重要组成部分。
其中,“人工光合作用” 是一种利用太阳能以水和二氧化碳为原料合成烯烃等化学品的技术。它被称为 "人工光合作用",是因为它类似于植物利用阳光和二氧化碳进行光合作用的方式生产化学品。为了实现脱碳化社会,目前人类正在研究和开发更有效的光催化剂。

在碳回收中发挥着重要作用的催化剂

有助于 CCS/CCUS 过程的碳捕获(CC)方法有很多种,最常见的方法是将含有 CO的气体与吸附溶液或吸附材料接触以吸附 CO,然后将其分离和回收。
催化剂是化学合成和人工光合作用中化学反应的关键。

  • 合成催化剂:促进提取的氢气与工厂等排放的二氧化碳的化学合成。
  • 光催化剂(一种对光起反应以触发特定化学反应的物质):与太阳光发生反应以分解水并产生氢气和氧气。

 

催化剂对于碳循环是必不可少的,它们是可以加速化学反应的物质。为了使催化剂按设计发挥作用并充分利用其性能,需要在催化剂材料研究和质量控制中进行各种分析和评估。 关键是提高光催化剂的“太阳能转换效率”, 尤其是人工光合作用,以实现化学物质的低成本、高效率以及量产。

HORIBA 独特的测量和分析技术

HORIBA可以提供针对高效催化剂的材料开发和反应特性评估的多种分析手段。

- 结晶度评价 : 拉曼光谱是分析吸附剂结构的有力手段。
- 粒度分析 : 固体吸附剂被制成粉末或者多孔形式以尽可能增加表面积,检测粒径分布能够有助于管理吸附剂的表面积。
- 样品前处理 : 采用拉曼光谱仪或者扫描电子显微镜(SEM)测量研究粉末样品,我们可以提供颗粒分散装置均匀地将粉末样品分布在样品台上。
- 镀层分析 : 在使用贵金属和稀有金属的催化剂时,通常会在多孔基材的表面镀上一层薄涂层,对该涂层的特性进行分析非常重要,因为最具效率的镀层是通过均匀地使用最少的材料来实现的。


工程支持

分析咨询和合同分析服务  

我们一直致力于为先进材料的性能评估提供免费的样品分析。 每一份样品都由应用实验室经验丰富的工程师进行测量,并出具正式的实验室报告,报告中包括测试方法、观察结果与结论分析。

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