CaO–Ni混合物的优化以提高CO2吸附性能：Aspen Plus模拟研究

《Greenhouse Gases: Science and Technology》：Optimization of CaO–Ni Blends for Enhanced CO2 Adsorption: Aspen Plus Simulation Study

碳捕集与封存（CCS）技术通过镍掺杂氧化钙吸附剂提升二氧化碳捕获效率，降低活化能至70-90 kJ/mol，20 wt%镍含量时碳化反应速率最优，并发现温度、二氧化碳分压及流速是关键优化参数。相较于传统CaO基材料，Ni-CaO复合吸附剂兼具高效率和低能耗优势，为工业级CCS系统提供新思路，未来需验证长期稳定性并整合可再生能源。

　　

摘要

碳捕获与封存（CCS）技术对于减少全球二氧化碳（CO₂）排放至关重要，然而高能耗和材料降解等问题阻碍了其广泛应用。本研究探讨了将镍（Ni）引入氧化钙（CaO）吸附剂中，利用镍的催化性能来优化碳酸化反应动力学，从而提高二氧化碳捕获效率。通过Aspen Plus模拟分析了不同镍浓度（5–25 wt%）对反应速率、活化能和碳酸化效率的影响。结果表明，添加镍后活化能显著降低，从纯CaO的178 kJ/mol降至70–90 kJ/mol。当镍浓度为20 wt%时，碳酸化反应速率呈指数级增加，显著提升了二氧化碳的捕获量和碳酸钙（CaCO₃）的生成速率。敏感性分析确定了温度、二氧化碳分压和流速等关键操作参数，这些参数有助于在工业环境中优化工艺流程。与传统的基于CaO的吸附剂相比，Ni–CaO混合物表现出更高的催化效率和更低的能耗，有效解决了CCS系统中的关键问题。本研究通过结合工艺优化和动力学建模，为开发高效节能的二氧化碳捕获技术提供了实际可行的见解。未来的研究应探索Ni–CaO吸附剂的长期稳定性，并引入可再生能源，以提高CCS系统的可持续性和经济可行性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。