CCUS技术 | 碳捕集/利用/封存 | 研究表征方法分享
CCUS（Carbon Capture, Utilization, and Storage）技术，即碳捕集、利用与封存技术，是当前应对全球气候变暖、实现二氧化碳减排的重要手段之一。该技术通过捕集工业废气或大气中的二氧化碳，经过分离、利用和封存等步骤，实现二氧化碳的减排和资源化利用。
碳捕集是CCUS技术的首要环节，主要方法包括气体吸附法和气体分离膜法。
(I)气体吸附法：利用固体吸附剂对二氧化碳的吸附作用，将二氧化碳从混合气体中分离出来。这种方法具有操作简便、适应性强等优点，是碳捕集领域的重要研究方向。
(II)气体分离膜法：通过特殊设计的膜材料，使二氧化碳与其他气体在膜两侧形成浓度差，从而实现二氧化碳的分离。膜分离法具有能耗低、效率高等特点，在工业化应用中展现出巨大潜力。
碳利用是CCUS技术的关键环节之一，主要目的是将捕集的二氧化碳转化为有价值的化学原料。常见的利用方式包括：
(I)催化转化：通过催化剂的作用，将二氧化碳转化为甲烷、甲醇、一氧化碳、甲酸等低碳化学品。这些产品广泛应用于化工、能源等领域，具有较高的经济价值。
(II)合成燃料：利用二氧化碳与氢气等原料，通过化学反应合成液体燃料或气体燃料。这种方法不仅实现了二氧化碳的减排，还缓解了能源危机。
在二氧化碳催化转化过程中，催化剂的性能直接影响转化效率和产物选择性。因此，对催化剂的评价是碳利用过程的重要环节，常用化学吸附仪联用在线质谱实时监测催化剂表面的反应过程，分析产物的种类和分布，为催化剂的性能评价提供全面信息。
碳封存是CCUS技术的最后一步，主要目的是将捕集到的二氧化碳长期封存在地下或海底地层中，以防止其重新释放到大气中。常见的封存方式包括：
(I)地下封存：通过高压注入技术，将二氧化碳注入地下深层地层中，如废弃的矿井、煤矿、气矿等地下床层。
(II)海底封存：将二氧化碳注入海底海床地层中，利用海水的压力和地层的封闭性实现长期封存。
为了评估碳封存效果，需要采用专门的评价方法。高压气体吸附仪是常用的评价设备之一，它可以模拟地下的地层压力、温度和应力环境，对碳封存材料的性能进行全面测试。通过测试，可以评估材料在复杂环境下的碳封存能力，为碳封存技术的选择和优化提供科学依据。
希望该内容能够给各科研人员提供参考，如果有关心的问题或话题，可以留言讨论，欢迎交流，批评指正。
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