技術獨步全球,台大發明創新低成本碳轉化系統
發布日期:2018.06.26

技術獨步全球,台大發明創新低成本碳轉化系統

台大團隊首創「中空金屬纖維二氧化碳吸附器」及「觸媒轉化系統」,能以更高效率、更低成本、更小體積設備進行更大量碳捕捉。新技術除了可減少工業部門排放的大量二氧化碳外,還能重新利用收集到的高濃度二氧化碳,將其轉化成高價值化學產品。

工業部門如電廠、鋼廠、化工廠等在生產運作同時,無法避免地會製造大量副產品如二氧化碳與廢熱。過去,二氧化碳大多被動封存、廢熱直接浪費,但今日環保回收與循環經濟概念越來越興盛,許多捕獲二氧化碳並再利用(Carbon Capture and Utilization,CCU)的想法也應運而生,有些可直接重新製備,有些則轉化為新化學能源產品。

現在,包括台大化學工程系教授童國倫在內的台大團隊將焦點放在二氧化碳吸附與轉化利用技術,領先全球開發出獨特「中空金屬纖維吸附器」。童國倫介紹,金屬可以是任何金屬,目前團隊使用可冷可熱的銅管,其表面含有大量均勻分散的二氧化矽多孔吸附粒子,且擁有龐大單位吸附面積(>500 m 2 /m 3),當冷水流過時,二氧化碳會大量吸附在這些高分子顆粒的孔隙中。

接著透過最佳化系統設計整合廠區的廢熱系統,利用熱能來進行孔隙中的二氧化碳脫附,可以大幅降低碳捕捉成本(無論哪種碳捕捉再利用技術,70% 以上成本皆來自脫附階段消耗),符合經濟效益。

此外只要簡單將裝置串(並)聯就可擴大系統處理量,目前一台金屬纖維吸附系統長度僅 25 公分、直徑 8 公分,內含 200 根金屬纖維吸附器,一天卻能處理 10 公斤二氧化碳,已經可以取代比自身體積大上 10 倍的傳統化工流體反應器,好比麻雀雖小、五臟俱全。

而從空氣中脫附下來的二氧化碳還不只是來個封存眼不見為淨而已,團隊開發出另一種奈米孔洞金屬有機骨架材料的觸媒轉化反應器,利用新穎塗佈技術將觸媒製備在多孔陶瓷管上,可大幅提升反應面積,增加反應速率。

觸媒轉化反應器可將前段中空金屬纖維吸附器所捕捉的高純度二氧化碳和環氧丙烷,重新反應生成碳酸亞丙酯,目前在 24 小時內轉化率可高達 75%。

碳酸亞丙酯(PC)為高價值化工原料之一,可做為高分子聚碳酸亞丙脂(PPC)的原料,而 PPC 可用來製作可降解泡沫材料、板材、一次性醫用 / 食品包裝材料等。

資料來源:https://technews.tw/2018/05/16/circular-economy-catalytic-converter-carbon-dioxide/

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