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光催化CO2制備液態航空燃料系統

更新時間:2025-04-30 點擊次數:384

森朗儀器設計生產的光催化CO2制備碳氫燃料反應裝置,由進氣部分,進液部分,高壓光催化部分,產品收集部分與控制系統組成。光催化CO2制備碳氫燃料是一種利用光催化材料吸收光產生電子-空穴對,參與H2O和CO2氧化還原反應制碳氫燃料的技術。該技術由太陽能直接驅動,將CO2轉化為可直接利用的化學品,是助力碳達峰、碳中和的變革性技術。

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光催化CO2制備液態航空燃料技術的高效、低成本運行受光吸收利用、光催化劑形貌結構、界面催化反應及傳質等因素影響,其內部能質傳輸是多時空尺度、多物理場耦合的復雜過程,需要從理論和應用兩方面結合多個學科展開系統研究。全流程能量傳遞和物質轉化之間的耦合匹配準則,為降低反應能耗、促進性能及產率提升甚至未來工業化大規模太陽能驅動CO2還原應用鋪墊道路。由于CO2分子熱力學十分穩定,導致光催化CO2還原制碳氫燃料需要更高的還原電位。光催化CO2還原的反應機理和路徑更為復雜,光生電子參與的多個還原過程中存在互相競爭,如產氫反應與CO2還原反應之間、CO2還原產物之間的競爭等。涉及光催化CO2還原過程制碳氫燃料的關鍵過程主要包括光吸收及利用、光生載流子的分離和轉移、表面催化CO2還原及水氧化反應、界面傳質等。針對目前光催化CO2還原過程中存在的CO2轉化效率低、單一產物選擇性差等瓶頸問題,光催化CO2還原基本原理和CO2轉化效率評估,結合近年來太陽能驅動水和CO2還原制碳氫燃料的研究進展,從光吸收拓展與利用、載流子分離強化、界面化學反應調控尤其是CO2還原及水氧化半反應優化、傳質強化四個方面深入討論了提高光催化CO2還原性能的優化策略。

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關于光催化CO?制備碳氫燃料反應裝置的技術進展與設計要點總結:

1、裝置核心組件與功能:?氣體處理模塊,包含氣體儲存裝置(存儲CO?與H?)、進氣閥和氣體收集裝置,支持高壓氣固相反應以提高轉化效率??膳渲醚b置直接捕集空氣(0.03%-0.04% CO?)進行反應,避免高能耗濃縮步驟。?光催化反應器,采用世紀森朗LC系統光催化反應釜,催化劑床層(如TiO?-石墨烯復合、介孔ZnGa?O?等),通過晶面調控和異質結設計優化光吸收與載流子分離。 配置噴氣砂芯或流化床結構強化氣-固接觸,提升CO?吸附與還原效率。?溫控與能量系統,集成冷卻循環系統,維持反應溫度穩定(如室溫至中溫)以降低能耗。結合風-光互補發電設備或太陽能聚光器供電,實現能源自持與低碳運行。

2、高壓光催化反應器、可高壓催化CO?加氫生成甲醇,量子效率與穩定性滿足工業化需求。通過光源布局優化光分布,顯著提升CO?還原為多碳產物的選擇性(如乙烷、乙烯)。

3、集成化工藝與優化策略 ?光-費托合成耦合,將光催化產出的合成氣(CO/H?)輸入費托合成反應器,通過工藝制備液態航空燃料(如柴油、汽油)。高溫費托(HTFT)與低溫費托(LTFT)技術結合,實現產物多元化與高附加值轉化。?智能控制系統? 溫度計、氣壓計等傳感器實時監測反應條件,通過智能控制器動態調節氣體流量與光源強度。

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光催化CO2制備液態航空燃料系統,關于現存挑戰與改進方向,?效率瓶頸? 低濃度CO?光還原動力學緩慢,?規?;系K,催化劑規模化制備成本高(如貴金屬負載型材料),需推進非貴金屬(如Cu-Mo?C)及介孔結構低成本合成工藝。?系統協同性? 需強化光-熱耦合設計,減少傳質與能量損失,探索分布式小型化裝置應用場景。實現實驗室級高效CO?轉化,推動光催化裝置在碳中和技術中的應用。

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