CCUS技術 | 碳捕集/利用/封存 | 研究表征方法

CCUS（Carbon Capture, Utilization, and Storage）技術，即碳捕集、利用與封存技術，是當前應對全球氣候變暖、實現二氧化碳減排的重要手段之一。該技術通過捕集工業廢氣或大氣中的二氧化碳，經過分離、利用和封存等步驟，實現二氧化碳的減排和資源化利用。

參考儀器	研究內容
BSD-660M全自動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全自動吸脫附循環壽命評價；
BSD-DVS（常壓動態重量法）多站重量法氣體蒸氣吸附儀 Dynamic Gas/Vapor Sorption Analyzer BSD-VVS（真空靜態重量法）Vacuum Gas/Vapor Sorption Analyzer	◆ CO?重量法恒壓動態吸附動力學分析； ◆ CO?恒壓動態吸附脫附等溫線； ◆ 全自動CO?吸附循環壽命評價； ◆ 常壓熱重法動態吹掃活化效率評價；
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CO2吸附分離的影響評價； ◆ 多組分競爭性吸附研究； ◆ PSA變壓吸附研究； ◆ 從克級→公斤級裝填量研究；

(II)氣體分離膜法：通過特殊設計的膜材料，使二氧化碳與其他氣體在膜兩側形成濃度差，從而實現二氧化碳的分離。膜分離法具有能耗低、效率高等特點，在工業化應用中展現出巨大潛力。為了準確評價這些指標，需要借助專業的儀器設備，如用氣體吸附及微孔分析儀評價材料的孔結構及吸附量，重量法氣體蒸氣吸附儀評價材料的吸附動力學性能，多組分競爭吸附儀評價材料的吸附分離性能，氣體分離膜分析儀評價膜材料的分離性能。

碳利用是CCUS技術的關鍵環節之一，主要目的是將捕集的二氧化碳轉化為有價值的化學原料。

常見的利用方式包括：
(I)催化轉化：通過催化劑的作用，將二氧化碳轉化為甲烷、甲醇、一氧化碳、甲酸等低碳化學品。這些產品廣泛應用于化工、能源等領域，具有較高的經濟價值。
(II)合成燃料：利用二氧化碳與氫氣等原料，通過化學反應合成液體燃料或氣體燃料。這種方法不僅實現了二氧化碳的減排，還緩解了能源危機。在二氧化碳催化轉化過程中，催化劑的性能直接影響轉化效率和產物選擇性。因此，對催化劑的評價是碳利用過程的重要環節，常用化學吸附儀聯用在線質譜實時監測催化劑表面的反應過程，分析產物的種類和分布，為催化劑的性能評價提供全面信息。

參考儀器	研究內容
BSD-C200 全自動化學吸附儀 Automatic Chemisorption Analyzer 推薦聯用： BSD-MASS在線質譜氣體分析儀(INFICON) BSD-IR在線紅外氣體分析儀(ThermoFisher IS20)	◆ CO?催化轉化研究-TPSR； ◆ CO?吸附分離材料活化性能研究 ◆ 可編程全自動程序反應； ◆ 全自動循環催化性能衰減（催化壽命）評價

碳封存是CCUS技術的最后一步，主要目的是將捕集到的二氧化碳長期封存在地下或海底地層中，以防止其重新釋放到大氣中。常見的封存方式包括：
(I)地下封存：通過高壓注入技術，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現長期封存。為了評估碳封存效果，需要采用專門的評價方法。高壓氣體吸附儀是常用的評價設備之一，它可以模擬地下的地層壓力、溫度和應力環境，對碳封存材料的性能進行全面測試。通過測試，可以評估材料在復雜環境下的碳封存能力，為碳封存技術的選擇和優化提供科學依據。

參考儀器	研究內容
BSD-PHE 全自動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?高壓恒壓吸附動力學研究； ◆ 不同溫度、壓力下的CO?儲量研究； ◆ “脫氣→吸附→脫附”全自動循環壽命評價
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、巖芯地層溫度與應力模擬； ◆ 煤巖、頁巖、天然氣床層地層應力下的孔隙率； ◆ 不同地層深度溫度與應力環境下的CO2存儲量研究； ◆ 地層模擬深度可達5000米； ◆ 圍壓與軸壓可獨立控制；
BSD-PAGP 全自動覆壓孔隙度及超低滲透率分析儀 Load Pressure Porosity & Ultra-low permeability Analyzer	◆ CO2封存層的滲透率測試； ◆ 煤芯、巖芯地層溫度與應力模擬； ◆ 地層模擬深度可達5000米； ◆ 圍壓與軸壓可獨立控制； ◆ 煤巖、頁巖、天然氣床層地層應力下的孔隙率； ◆ 不同地層深度溫度與應力環境下的滲透率； ◆ 地層模擬深度可達5000米； ◆ 圍壓與軸壓可獨立控制；
BSD-TD 全自動骨架密度及氦孔隙率分析儀 Automatic True Density & Porosity Analyzer	◆ 煤巖、頁巖、天然氣床層的無應力環境下的孔隙率；為碳封存地層的儲氣能力評估提供參數； ◆ 大尺寸塊狀巖芯直接測試；

CCUS技術作為一項重要的碳減排技術，具有廣闊的應用前景和重要的戰略意義。通過碳捕集、利用與封存三個環節的有機結合，可以實現二氧化碳的減排和資源化利用。

希望該內容能夠給各科研人員提供參考，如果有關心的問題或話題，可以留言討論，歡迎交流，批評指正。