煤炭学报

作者：徐楠, 张永春, 毛庆, 赵一铭, 郭新闻, 陈绍云,

关键词：CO₂捕集, 电化学介导胺再生, 二乙烯三胺, 电化学, 电化学阻抗谱,

在碳中和背景下，碳捕集、利用与封存(CCUS)是实现节能减排的关键技术。针对有机胺溶液在碳捕集过程中存在的高能耗和降解问题，电化学介导胺再生(EMAR)是一种极具应用前景的碳捕集技术，原理是利用Cu(II)和吸收剂之间的络合实现二氧化碳(CO2)的释放。使用吸收解吸实验装置，测量了9种吸收剂的CO2吸收解吸性能。发现伯、仲胺溶液相对叔胺拥有更好的吸收性能，但在传统热解吸方法下再生效率不高，具有很大的改进潜力。直接向负载CO2饱和的胺溶液中加入Cu(II)，发现溶液展现出优秀的解吸性能。在相同条件下测试了不同有机胺溶液的阴、阳极电化学参数，综合考虑极化电位、电流密度和溶液内阻等电化学参数，以及吸收解吸性能和原料成本等，选择了二乙烯三胺(DETA)作为研究对象继续后续实验条件的探索。利用电化学反应装置对吸收CO2饱和的30%(质量分数)DETA水溶液进行研究，探究4种影响因素：电解质种类、电解质质量摩尔浓度、Cu(II)质量摩尔浓度和温度对电化学反应过程的影响。研究发现NaBr在所选4种电解质中具有更低的腐蚀电位，且在高质量摩尔浓度下电位的优势更为明显，更有利于反应的进行。高电解质质量摩尔浓度能使腐蚀电位相对未加入电解质时下降达到0.2 V，且它和温度都能有效降低电荷转移电阻，提高反应速率。此外，低Cu(II)负荷利于Cu(II)的生成和CO2的解吸，溶液Cu(II)质量摩尔浓度的增加会抑制阳极铜氧化为铜离子的过程，有利于单质铜的生成和DETA的再生。

来源：2023年第7期

《煤炭学报》期刊编辑部

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