Thu hồi carbon dioxide từ khí thải động cơ đốt trong bằng phương pháp hấp phụ dao động nhiệt độ
Tác giả: Shivom Sharma & François Maréchal
Công bố: 16/12/2019 · Frontiers in Energy Research Frontiers
Nghiên cứu về điều gì?
Bài báo đề xuất việc tích hợp hệ thống thu hồi và lưu trữ CO₂ ngay trên thiết bị (onboard) của động cơ đốt trong (diesel) dùng trong vận tải (ví dụ xe giao hàng). Hệ thống sử dụng Temperature Swing Adsorption (TSA) kết hợp thu hồi nhiệt thải (qua chu trình Rankine) và các thiết bị liên quan để thu hút, nén và hóa lỏng CO₂ từ khí thải động cơ. Frontiers
Các đặc điểm chính:
-
Thiết kế đặt mục tiêu thu hồi khoảng 90% CO₂ phát thải từ khí thải động cơ. Frontiers
-
Sử dụng TSA để hấp phụ CO₂, sau đó sinh nhiệt (từ khí thải và làm mát) để tách CO₂ khỏi chất hấp phụ. Frontiers
-
Nhiệt thải từ khí xả và hệ thống làm mát được tận dụng qua chu trình Rankine để sinh công cơ khí; một phần công này dùng để vận hành máy bơm nhiệt và máy nén cần thiết cho việc nén và hóa lỏng CO₂. Mục tiêu là hệ thống không cần nguồn điện ngoài. Frontiers
-
Phân tích năng lượng và năng suất (exergy) được thực hiện, cho thấy về lý thuyết hệ thống có thể vận hành ổn định trong điều kiện trạng thái ổn định. Frontiers
Trường hợp áp dụng: xe giao hàng
-
Giả sử xe chạy 250 km trong 8 giờ, tiêu thụ khoảng 50 lít dầu diesel. Frontiers
-
CO₂ phát thải ~ 117,2 kg, trong đó ~ 105,5 kg có thể được thu hồi (90%). Frontiers
-
Nghiên cứu đưa ra nhiều giả thiết về vật liệu hấp phụ, nhiệt độ hấp phụ/desorption, kích thước bình chứa, v.v. Hệ thống sẽ khiến trọng lượng và thể tích tăng, do đó có sự đánh đổi. Frontiers
Kết luận / Những lưu ý:
-
Trong các thiết kế so sánh, thiết kế với sản phẩm CO₂ dạng lỏng là thuận lợi hơn về trọng lượng, thể tích và khả năng thực thi. Frontiers
-
Hệ thống tích hợp (TSA + chu trình Rankine + máy bơm nhiệt + nén/hóa lỏng CO₂) có tiềm năng đạt được tính tự cung cấp năng lượng. Frontiers
-
CO₂ thu được có thể dùng làm nguyên liệu cho nhiên liệu tổng hợp (methane, methanol, v.v.) khi kết hợp với hydrogen tái tạo. Frontiers
-
Tuy nhiên có những thách thức thực tiễn: biến động dòng và nhiệt độ khí thải, vận hành động (không như trạng thái ổn định), sự tăng thêm trọng lượng / không gian của hệ thống, v.v. Cần phát triển nguyên mẫu thực nghiệm và thu thập dữ liệu thực tế. Frontiers
