流體吸附分析儀在二氧化碳吸附研究領域的解決方案

碳捕獲與封存 (CCS, Carbon Capture and Storage) 是近年來熱門的研究項目。由於石化燃料在發電與工業製程的大量使用，造成大量二氧化碳排放至大氣中，嚴重影響氣候的穩定，每年造成鉅額經濟損失。隨著相關限制溫室氣體排放法規的制定與執行，關於碳收集與儲存的研究成為當今的顯學。

勢動科技為您引進世界最先進的吸附分析技術，無論在量熱、高壓吸附（PCT, 體積法）、貫穿曲線（BTC 吸附分析）、變壓交替吸附（PSA 吸附分析），或是其他熱分析方法上，幫助您完成重要的研究、實驗、以及新產品開發。

量熱技術（可用儀器包含 SETARAM C80、HP Micro DSC 和 DRC）

（1）SETARAM C80微量熱儀

SETARAM C80微量熱儀，借助三維Calvert式熱流傳感器，可全方位探測樣品熱效應。並且借助多種樣品池的獨特設計，適於研究多相（氣液、氣固、液液、液固）混合及反應，特別適用於要求高壓和壓力監測功能的反應。因此，可應用對 CO2捕獲材料的開發和和研究。

研究案例：含胺溶液

含胺溶液 (amine solution)對二氧化碳CO2的捕獲：主要研究化學吸附劑CO2的吸附過程中發生的反應，同時可得出吸附飽和點。

研究案例：含鹽溶液

含鹽溶液 (saline solution)對二氧化碳CO2的吸附：二氧化碳CO2 是溫室效應的酸源，深層海水封存是減少二氧化碳CO2 的方案之一，如何將二氧化碳 CO2 氣體體溶解到深層鹽水層這一課題仍處於探索階段。而法國SETARAM 儀器公司的C80量熱儀為這一研究提供了科學儀器的支援。其可控壓力最高可達1000bar， 對模擬真實地質環境下吸附二氧化碳CO2的實驗提供可靠數據。下圖是不同壓力下，含鹽溶液對CO2 的吸附狀況。 

 

（2）SETARAM HP Micro DSC7 高壓微量熱儀

為滿足客戶更寬溫度範圍和高壓的研究需要，法國SETARAM儀器公司特別開發了High Pressure μDSC7 EVO 高壓微量熱儀，為模擬氣體（CO2 和 CH4）水合物形成和分解的研究提供供了獨家的技術支援。在 二氧化碳CO2的綜合利用方面，運用高壓微量熱儀可建立氣體水合物形成和分解的熱力學模型動力學理論。

研究案例：CO2 水合物形成和分解的研究

通過測量過程中溫壓變化來確定氣體水合物的形成熱力學條件，如下圖是在高壓下對 CO2 形成的熱力學的研究。

（3）SETARAM DRC示差反應量熱儀

大部分CCS的研究都是基於於氣‐液和氣‐固吸附系統。那麼特別針對該該種系統開發的 DRC 示差反應量熱儀，成為研究CCS的最方便的技術保證。示差掃描量熱技術提供了在CO2 常壓下，研究吸附過程的選擇。

而 DRC是基於恒定溫度兩組反應容器的一款快速、簡易及方便的量熱工具。

研究案例：各種含胺溶液的吸附熱研究

下圖是各種含胺溶液的吸附熱比較：

熱分析技術（可用儀器包含 SETSYS和 SENSYS） 

（1）SETSYS 高溫同步熱分析儀

SETARAM公司的 SETSYS 高溫同步熱分析儀，提供寬廣的測試溫度範圍，以及眾多獨特高級功能及配件，尤其可在水蒸氣及腐蝕性氣氛下進行測試，可滿足不同客戶的苛刻要求。當然，SETSYS同樣可滿足不同吸附材料對 CO2 的吸附性能的研究。

研究案例：胺化固體 (aminated solid) 吸附劑

通過熱重的方法，針對胺化固體吸附劑材料的CO2吸脫附性能進行分析，同時可得到相對應的CO2捕獲量。如下圖是採用變壓吸附技術，對胺化固體吸附劑吸附CO2進行研究：

（2）SENSYS 高壓吸附同步熱分析儀

SENSYS TG‐DSC 高壓吸附同步熱分析儀具有最精確的、絕對校正的三維Calvert式DSC感測器和全對稱上置式光電天平，同樣可在壓力及反應氣氛條件下工作，而不會影響基線穩定性和測量靈敏度。此外，先進的氣體吸附功能可通腐蝕性氣體及水蒸氣等。

研究案例：研究材料對CO2吸脫附性能

高靈敏度的 DSC及全對稱式天平SENSYS非常適合研究 CO2 吸附，同時可與眾多分析方法聯用（包括BET、FTIR、MS、螢光光譜儀、濕度發生儀及氣體吸附儀等）。下圖是在一定濕度下研究親水胺化聚合物 (hydrophilic amine polymer) 的吸附性能： 

體積法吸附技術（PCTPro ）

（1）PCTPro 高壓氣體吸附儀

SETARAM公司自收購美國 HyEnergy 技術公司之後，全面進軍新能源領域，隨著近幾年公司的高速發展和氣體吸附系統不斷擴展改進，如今在市場上提供了功能強大，易於使用的PCTPro 高壓氣體吸附儀與氣體吸附工作站。可對 H2、N2、CO2、 CH4、CO、NH3  等多種氣體高壓吸附性能的研究，質量量測範圍從mg 到 kg，溫度量測範圍也從低溫 ‐260℃ 到 500℃；同時，還可連接高壓質譜儀，分析逸出氣體，與同步熱分析聯用可對氣體吸附整個過程進行on-line分析。

研究案例：多孔材料捕獲 CO2的研究

基於 Sieverts 原理設計的高性能氣體吸附研究平臺為多孔材料（活性碳，MOFs有機金屬骨架化合物、奈米碳管、薄膜）吸附CO2的研究提供研究技術。全自動控制程序的設計可提供對樣品前處理、氣體吸附PCT測試、吸附動力學測試、迴圈吸附動力學測試。

下圖是沸石捕獲CO2的研究：

研究案例：煤層對CO2封存的研究

CO2地底封存的其中一個解決方案，就是將之封存在廢棄的煤層，研究煤層對CO2的吸附能力就成為必然的技術選擇。

下圖是通過體積法評估煤粉對 CO2 的吸附能力：

（2）高壓氣體吸附儀與量熱儀器聯用

法國 SETARAM 熱分析的研發經驗，實現了PCTPro高壓氣體吸附儀與C80量熱儀的同步聯用（可測量反應熱和氣體吸附容量），解決了在高壓氣體吸附過程中熱反應on-line測量的難度，拓展了高壓氣體吸附分析儀應用的研究領域。特別可針對材料在實際應用過程中的真實氣體吸附性能和如何控制CO2捕獲的機制提供獨家的解決方案。

研究案例：MOFs材料對CO2捕獲的研究

有機金屬骨架化合物如其他多孔材料如：沸石，活性碳一樣，對CO2也具有超強的吸附性能。下圖是高壓氣體吸附儀（定量測量氣體吸脫附）和量熱儀(測量反應熱焓變化）聯用研究 MOFs對CO2的吸附性能：