CCUS技術(shù) | 碳捕集/利用/封存 | 研究表征方法

CCUS（Carbon Capture, Utilization, and Storage）技術(shù)，即碳捕集、利用與封存技術(shù)，是當(dāng)前應(yīng)對(duì)全球氣候變暖、實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排的重要手段之一。該技術(shù)通過(guò)捕集工業(yè)廢氣或大氣中的二氧化碳，經(jīng)過(guò)分離、利用和封存等步驟，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的減排和資源化利用。

參考儀器	研究?jī)?nèi)容
BSD-660M全自動(dòng)高通量高性能氣體吸附及微孔分析儀 Advanced Gas Adsorption and Micropore Analyzer	◆ 400ppm（40Pa）CO2靜態(tài)吸附 ◆ 碳捕集材料比表面積及微孔分析； ◆ 室溫CO?吸附等溫線(0-1bar)； ◆ 壓控升溫及原位分子泵高真空活化； ◆ CO2全自動(dòng)吸脫附循環(huán)壽命評(píng)價(jià)；
BSD-DVS（常壓動(dòng)態(tài)重量法）多站重量法氣體蒸氣吸附儀 Dynamic Gas/Vapor Sorption Analyzer BSD-VVS（真空靜態(tài)重量法）Vacuum Gas/Vapor Sorption Analyzer	◆ CO?重量法恒壓動(dòng)態(tài)吸附動(dòng)力學(xué)分析； ◆ CO?恒壓動(dòng)態(tài)吸附脫附等溫線； ◆ 全自動(dòng)CO?吸附循環(huán)壽命評(píng)價(jià)； ◆ 常壓熱重法動(dòng)態(tài)吹掃活化效率評(píng)價(jià)；
BSD-MAB多組分吸附穿透曲線分析儀 Multi-constituent Adsorption Breakthrough Curve Analyzer	◆ 空氣中低濃度CO?吸附分離研究； ◆ 煙道氣中高濃度CO2吸附分離研究； ◆ 水蒸氣對(duì)CO2吸附分離的影響評(píng)價(jià)； ◆ 多組分競(jìng)爭(zhēng)性吸附研究； ◆ PSA變壓吸附研究； ◆ 從克級(jí)→公斤級(jí)裝填量研究；

(II)氣體分離膜法：通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的膜材料，使二氧化碳與其他氣體在膜兩側(cè)形成濃度差，從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳的分離。膜分離法具有能耗低、效率高等特點(diǎn)，在工業(yè)化應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大潛力。為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)這些指標(biāo)，需要借助專業(yè)的儀器設(shè)備，如用氣體吸附及微孔分析儀評(píng)價(jià)材料的孔結(jié)構(gòu)及吸附量，重量法氣體蒸氣吸附儀評(píng)價(jià)材料的吸附動(dòng)力學(xué)性能，多組分競(jìng)爭(zhēng)吸附儀評(píng)價(jià)材料的吸附分離性能，氣體分離膜分析儀評(píng)價(jià)膜材料的分離性能。

碳利用是CCUS技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，主要目的是將捕集的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)原料。

常見(jiàn)的利用方式包括：
(I)催化轉(zhuǎn)化：通過(guò)催化劑的作用，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷、甲醇、一氧化碳、甲酸等低碳化學(xué)品。這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于化工、能源等領(lǐng)域，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
(II)合成燃料：利用二氧化碳與氫氣等原料，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)合成液體燃料或氣體燃料。這種方法不僅實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的減排，還緩解了能源危機(jī)。在二氧化碳催化轉(zhuǎn)化過(guò)程中，催化劑的性能直接影響轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)物選擇性。因此，對(duì)催化劑的評(píng)價(jià)是碳利用過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，常用化學(xué)吸附儀聯(lián)用在線質(zhì)譜實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)催化劑表面的反應(yīng)過(guò)程，分析產(chǎn)物的種類和分布，為催化劑的性能評(píng)價(jià)提供全面信息。

參考儀器	研究?jī)?nèi)容
BSD-C200 全自動(dòng)化學(xué)吸附儀 Automatic Chemisorption Analyzer 推薦聯(lián)用： BSD-MASS在線質(zhì)譜氣體分析儀(INFICON) BSD-IR在線紅外氣體分析儀(ThermoFisher IS20)	◆ CO?催化轉(zhuǎn)化研究-TPSR； ◆ CO?吸附分離材料活化性能研究 ◆ 可編程全自動(dòng)程序反應(yīng)； ◆ 全自動(dòng)循環(huán)催化性能衰減（催化壽命）評(píng)價(jià)

碳封存是CCUS技術(shù)的最后一步，主要目的是將捕集到的二氧化碳長(zhǎng)期封存在地下或海底地層中，以防止其重新釋放到大氣中。常見(jiàn)的封存方式包括：
(I)地下封存：通過(guò)高壓注入技術(shù)，將二氧化碳注入地下深層地層中，如廢棄的礦井、煤礦、氣礦等地下床層。
(II)海底封存：將二氧化碳注入海底海床地層中，利用海水的壓力和地層的封閉性實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期封存。為了評(píng)估碳封存效果，需要采用專門的評(píng)價(jià)方法。高壓氣體吸附儀是常用的評(píng)價(jià)設(shè)備之一，它可以模擬地下的地層壓力、溫度和應(yīng)力環(huán)境，對(duì)碳封存材料的性能進(jìn)行全面測(cè)試。通過(guò)測(cè)試，可以評(píng)估材料在復(fù)雜環(huán)境下的碳封存能力，為碳封存技術(shù)的選擇和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

參考儀器	研究?jī)?nèi)容
BSD-PHE 全自動(dòng)高高壓恒壓氣體吸附儀 High Pressure And Equal Pressure Sorption Analyzer	◆ CO?高壓吸附脫附等溫線； ◆ CO?高壓恒壓吸附動(dòng)力學(xué)研究； ◆ 不同溫度、壓力下的CO?儲(chǔ)量研究； ◆ “脫氣→吸附→脫附”全自動(dòng)循環(huán)壽命評(píng)價(jià)
BSD-PHC 覆壓高壓氣體吸附儀 Cladding Pressure High Pressure Gas Sorption Analyzer	◆ CO?高壓吸附脫附等溫線； ◆ 地層、海床的CO2封存研究； ◆ 煤芯、巖芯地層溫度與應(yīng)力模擬； ◆ 煤巖、頁(yè)巖、天然氣床層地層應(yīng)力下的孔隙率； ◆ 不同地層深度溫度與應(yīng)力環(huán)境下的CO2存儲(chǔ)量研究； ◆ 地層模擬深度可達(dá)5000米； ◆ 圍壓與軸壓可獨(dú)立控制；
BSD-PAGP 全自動(dòng)覆壓孔隙度及超低滲透率分析儀 Load Pressure Porosity & Ultra-low permeability Analyzer	◆ CO2封存層的滲透率測(cè)試； ◆ 煤芯、巖芯地層溫度與應(yīng)力模擬； ◆ 地層模擬深度可達(dá)5000米； ◆ 圍壓與軸壓可獨(dú)立控制； ◆ 煤巖、頁(yè)巖、天然氣床層地層應(yīng)力下的孔隙率； ◆ 不同地層深度溫度與應(yīng)力環(huán)境下的滲透率； ◆ 地層模擬深度可達(dá)5000米； ◆ 圍壓與軸壓可獨(dú)立控制；
BSD-TD 全自動(dòng)骨架密度及氦孔隙率分析儀 Automatic True Density & Porosity Analyzer	◆ 煤巖、頁(yè)巖、天然氣床層的無(wú)應(yīng)力環(huán)境下的孔隙率；為碳封存地層的儲(chǔ)氣能力評(píng)估提供參數(shù)； ◆ 大尺寸塊狀巖芯直接測(cè)試；

CCUS技術(shù)作為一項(xiàng)重要的碳減排技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的戰(zhàn)略意義。通過(guò)碳捕集、利用與封存三個(gè)環(huán)節(jié)的有機(jī)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的減排和資源化利用。

希望該內(nèi)容能夠給各科研人員提供參考，如果有關(guān)心的問(wèn)題或話題，可以留言討論，歡迎交流，批評(píng)指正。