Melaminschaum für die direkte Lufteinsaugung
Leichte 3D-Sorptionsmittel-Trägerstruktur für energiearme Kohlenstoffentfernungssysteme
Technologien zur direkten Luftabscheidung (Direct Air Capture, DAC) gehen über die reine Sorptionsmittelchemie hinaus.
Mit zunehmender Größe von DAC-Systemen müssen sich die Ingenieure auch damit auseinandersetzen, wie große Mengen an Umgebungsluft durch die Abscheidestruktur strömen, wie viel inaktive Strukturmasse während der Regeneration erwärmt werden muss und wie effektiv das Sorptionsmittel im gesamten Kontaktor verteilt wird.
SINOYQX™ erforscht offenzelligen Melaminschaum als:
Leichte 3D-Sorptionsmittelunterstützung
für Direct Air Capture-Systeme der nächsten Generation.
Bei diesem Konzept bindet Melaminschaum nicht von selbst CO₂.
Stattdessen dient es als leichter, poröser Träger, der potenziell spezialisierte CO₂-Sorptionsmittel innerhalb einer dreidimensionalen offenzelligen Struktur aufnehmen kann.
Warum DAC mehr als nur bessere Sorptionsmittel benötigt
Die Umgebungsluft enthält eine relativ geringe CO₂-Konzentration.
Um nennenswerte Mengen an Kohlendioxid zu entfernen, müssen DAC-Systeme daher sehr große Luftvolumina verarbeiten.
Dies bedeutet, dass die Systemleistung nicht nur von Folgendem abhängt:
Wie viel CO₂ kann das Sorptionsmittel binden?
aber auch auf:
Wie effizient kann Luft das Sorptionsmittel erreichen?
Wenn die Sorptionsmittelstruktur einen übermäßigen Luftströmungswiderstand erzeugt, benötigt das System möglicherweise eine höhere Lüfterleistung und einen größeren elektrischen Energieeintrag.
Gleichzeitig müssen, wenn das Sorptionsmittel auf Schwermetallen, Keramik oder anderen Strukturmaterialien aufgebracht ist, diese inaktiven Komponenten während der Regeneration möglicherweise wiederholt erhitzt und abgekühlt werden.
Für DAC-Systeme der nächsten Generation besteht die technische Herausforderung daher zunehmend darin:
Sorbentenchemie + Sorbentenarchitektur
3D-Offenzell-Sorptionsmittelarchitektur
SINOYQX™ Melaminschaum zeichnet sich durch eine durchgehende dreidimensionale offenzellige Struktur aus.
Im Gegensatz zu einer herkömmlichen zweidimensionalen Oberfläche kann Luft durch das innere poröse Netzwerk des Schaums strömen.
Dies bietet die Möglichkeit, Sorptionsmittelbeschichtungen, Imprägnierungs- und Oberflächenfunktionalisierungsmethoden zu untersuchen, die aktive Aufnahmematerialien in der gesamten Struktur verteilen.
Eine mögliche Konfiguration könnte wie folgt aussehen:
Umgebungsluft
↓
3D-Melaminschaum mit offenzelliger Struktur
↓
CO₂-Sorptionsmittel auf dem Schaumskelett verteilt
↓
Gas-Feststoff-Kontakt
↓
CO₂-Abscheidung durch das aktive Sorptionsmittel
↓
Die verbleibende Luft strömt weiterhin durch die Struktur
In diesem System fungiert der Melaminschaum als:
Die aktive CO₂-Abscheidungsfunktion bleibt dank der speziellen Sorptionsmittelchemie erhalten.
Möglicher Vorteil 1: Geringerer Luftwiderstand
Unterstützung des DAC-Schützdesigns mit niedrigem Druckverlust
Für die direkte Luftabsaugung ist eine großvolumige Luftaufbereitung erforderlich.
Aus diesem Grund ist der Druckverlust ein wichtiger technischer Parameter auf Systemebene.
Eine sehr dichte Kontaktorstruktur bietet zwar eine große Oberfläche, kann aber auch den Luftwiderstand erhöhen.
Das Ziel besteht daher nicht einfach darin, die Oberfläche zu maximieren.
Das eigentliche ingenieurtechnische Ziel besteht darin, ein Gleichgewicht zu finden zwischen:
Effektiver Gas-Feststoff-Kontakt
und
Geringer Luftwiderstand
Der offenzellige Melaminschaum SINOYQX™ wird als potenzielle Architektur für Folgendes evaluiert:
Unterstützung für Sorptionsmittel mit niedrigem Druckverlust
Die zukünftige Entwicklung kann sich auf Folgendes konzentrieren:
Die wichtigste zu charakterisierende Beziehung ist:
Luftgeschwindigkeit vs. Druckabfall
unter realistischen Sorptionsmittelbeladungsbedingungen.
Potenzieller Vorteil 2: Extrem geringe Strukturmasse
Reduzierung der inaktiven thermischen Last während der Regeneration
Viele Direct Air Capture-Verfahren arbeiten mit wiederholten Adsorptions- und Regenerationszyklen.
Ein typischer Ablauf könnte Folgendes umfassen:
CO₂-Adsorption
↓
Sorbensättigung
↓
Regeneriert
↓
CO₂-Freisetzung
↓
Wiederverwendung des Sorptionsmittels
Bei der thermischen Regeneration wird durch die zugeführte Energie nicht nur das Sorptionsmittel selbst erwärmt.
Die Tragkonstruktion und andere inaktive Bauteile können ebenfalls Wärme absorbieren.
Dies trägt dazu bei:
Parasitäre Wärmelast
SINOYQX™ Standard-Melaminschaum hat eine typische Dichte von ungefähr:
8.5 kg / m³
Seine sehr geringe Strukturmasse macht es zu einem Kandidaten für die Bewertung als:
Unterstützung für Sorptionsmittel mit extrem niedriger thermischer Masse
Der mögliche technische Weg ist:
Untere Stützmasse
↓
Geringere inaktive strukturelle Wärmekapazität
↓
Weniger inaktives Material wird während jedes Zyklus wiederholt erhitzt.
↓
Potenziell geringerer Energiebedarf im Zusammenhang mit der regenerativen Energieerzeugung
Das endgültige Leistungskriterium sollte nicht einfach das Materialgewicht sein.
Die relevante Systemmetrik lautet:
Energieverbrauch pro Tonne abgeschiedenem CO₂
Potenzieller Vorteil 3: Mehr aktives Sorptionsmittel pro Einheit Strukturmasse
Traditionelle planare Substrate tragen das aktive Material hauptsächlich auf einer äußeren Oberfläche.
Ein dreidimensionales poröses Gerüst bietet die Möglichkeit, Sorptionsmittel in einem internen Netzwerk zu verteilen.
Dies eröffnet die Möglichkeit, Folgendes zu erkunden:
Mehr aktive Oberfläche pro Einheit struktureller Masse
Mögliche Vorteile sind:
Ziel ist es, weniger Strukturmaterial zu verwenden und gleichzeitig eine aktivere Abscheidungschemie zu unterstützen.
SINOYQX™ DAC Sorptionsmittel-Unterstützungsplattform
SINOYQX™ kann die gemeinsame Entwicklung verschiedener Melaminschaumstrukturen für die Forschung zur direkten Luftabscheidung unterstützen.
Standard Open-Cell Grade
Geeignet für die Evaluierung in frühen Phasen, die Folgendes umfassen:
Diese Note kann als Ausgangsmaterial für Machbarkeitsstudien verwendet werden.
Niedriges Druckabfallniveau
Entwickelt für die weitere Optimierung von:
Zu den möglichen Forschungsgebieten zählen:
Hydrophobe Klasse
Geeignet zur Bewertung des DAC-Betriebs unter folgenden Bedingungen:
Diese Güteklasse kann Forschern helfen, den Einfluss der Feuchtigkeit auf Folgendes zu untersuchen:
Verstärkter Grad
Entwickelt für Projekte, die Verbesserungen erfordern:
Diese Option eignet sich besser für Prototyp-Schütze und Untersuchungen mit wiederholten Schaltzyklen.
Gemeinsames Entwicklungsmodell
SINOYQX™ sieht Melaminschaum nicht als CO₂-Sorptionsmittel selbst vor.
Unsere Rolle konzentriert sich auf:
3D-Offenzellenarchitektur
Ein geeignetes Kooperationsmodell ist daher:
Sorbensentwickler
Bietet Fachkompetenz in folgenden Bereichen:
SINOYQX™
Bietet Fachkompetenz in folgenden Bereichen:
Zusammen ergibt das System:
Sorptionsmittelchemie + Poröse Architektur
Wichtige Leistungsparameter zur Validierung
Diese Anwendung sollte derzeit wie folgt behandelt werden:
Gemeinsames Entwicklungskonzept
und nicht ein vollständig validiertes kommerzielles DAC-Produkt.
Die folgenden Parameter sollten zusammen mit dem Sorptionsmittelentwickler bewertet werden.
Sorbensbeladung
Ermitteln Sie, wie viel aktives Sorptionsmittel pro Einheit zurückgehalten werden kann:
unter Beibehaltung eines akzeptablen Luftstroms und einer angemessenen mechanischen Stabilität.
CO₂ -Aufnahme
Bewerten Sie beides:
CO₂ / Sorptionsmittelmasse
und
CO₂ / Modulvolumen
um sowohl die Material- als auch die Modulleistung zu verstehen.
Druckabfall
Leistungskurven für verschiedene Bereiche erstellen:
Das Ziel ist es, Folgendes zu generieren:
Luftgeschwindigkeit vs. Druckabfall
Daten für die Schützauslegung.
Sorptionskinetik
Auswerten:
Thermische Masse
Vergleichen Sie verschiedene Unterstützungsarchitekturen bei gleicher CO₂-Abscheidungskapazität.
Die Schlüsselfrage ist:
Wie viel inaktives Material muss während jedes Regenerationszyklus erhitzt und gekühlt werden?
Fahrradstabilität
Bei einer langfristigen Radsportuntersuchung sollte Folgendes beurteilt werden:
Feuchtigkeitsstabilität
Die Leistung unter verschiedenen relativen Luftfeuchtigkeitsbedingungen, einschließlich Änderungen von:
Weitere Anwendung: Wärmedämmung in DAC-Systemen
Melaminschaum könnte auch für eine zweite, konventionellere Rolle innerhalb der DAC-Infrastruktur in Betracht gezogen werden.
Mögliche Dämmorte sind:
Durch die Reduzierung unnötiger Wärmeverluste kann die Wärmedämmung zu einem geringeren Heizbedarf in DAC-Anlagen beitragen.
Diese Anwendung ist vom Sorptionsmittel-Träger-Konzept unabhängig und orientiert sich eher an etablierten Anwendungsfällen für industrielle Isolierungen.
Von leichten Materialien bis hin zu geringerer parasitärer Energie
SINOYQX™ behauptet nicht, dass Melaminschaum CO₂ direkt bindet.
Der mögliche Weg zur Kohlenstoffreduzierung basiert auf Systemtechnik:
Materialebene
Ultraleichtes 3D-offenzelliges Material
↓
Komponentenebene
Leichtes Sorptionsmittelträger
↓
Prozessebene
Potenziell geringerer Luftwiderstand
Geringere strukturelle thermische Masse
Reduziertes Gewicht der inaktiven Stütze
↓
Systemebene
Geringerer parasitärer Luftstrom und geringerer Wärmebedarf
↓
Kohlenstoffentfernungsgrad
Potenzielle Reduzierung des Energiebedarfs pro Tonne abgeschiedenem CO₂
Das Ziel ist einfach:
Wir helfen Sorptionsmitteln, effizienter zu arbeiten.
Warum mit SINOYQX™ zusammenarbeiten?
SINOYQX™ kann Materialentwicklungsprogramme für die direkte Luftabscheidung unterstützen mit:
Für jede Sorptionsmittelchemie ist die optimale Kombination aus:
Porenstruktur × Sorptionsmittelbeladung × Luftstrom × Regenerationsbedingungen
sollte durch Tests ermittelt werden.
Entwickeln Sie die nächste Generation von DAC-Schützen mit SINOYQX™
Entwickeln Sie:
und auf der Suche nach einem:
Leichte, offenzellige und anpassbare 3D-Sorptionsmittelträger?
SINOYQX™ kann Melaminschaummuster zur Bewertung bereitstellen in:
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Sorptionsmittelchemie + dreidimensionale poröse Architektur
für die nächste Generation energiearmer Kohlenstoffentfernungssysteme.
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