空気の直接捕捉用メラミンフォーム
低エネルギー炭素除去システム向け軽量3D吸着剤支持体
直接空気捕集（DAC）技術は、吸着剤の化学的性質だけにとどまらず、さらに発展を遂げつつある。
DACシステムが大規模化するにつれて、エンジニアは、大量の外気がどのように捕集構造を通過するか、再生中にどれだけの不活性構造質量を加熱する必要があるか、そして吸着剤が接触器全体にどれだけ効果的に分散されるかといった点にも対処しなければなりません。
SINOYQX™は、オープンセルメラミンフォームを以下の用途で検討しています。
軽量3D吸着材サポート
次世代の直接空気回収システム向け。
この概念では、メラミンフォーム自体は二酸化炭素を吸収しません。
その代わりに、軽量で多孔質の担体として機能し、三次元の開放セル構造内に特殊なCO₂吸着剤を担持できる可能性がある。
DACにはより優れた吸着剤以上のものが必要な理由
大気中には比較的低濃度の二酸化炭素が含まれている。
したがって、二酸化炭素を効果的に除去するためには、DACシステムは非常に大量の空気を処理する必要がある。
これは、システムのパフォーマンスが以下の要素だけでなく、
吸着剤はどれくらいの二酸化炭素を捕捉できるのか？
しかし、以下の点にも当てはまります。
空気はどれほど効率的に吸着剤に到達できるのか？
吸着剤の構造が過剰な空気抵抗を生み出す場合、システムはより高いファン出力とより多くの電力入力を必要とする可能性がある。
同時に、吸着剤が重金属、セラミック、またはその他の構造材料上に担持されている場合、これらの不活性成分も再生中に繰り返し加熱および冷却する必要があるかもしれない。
次世代DACシステムにとって、技術的な課題はますます以下のようになっている。
吸着剤化学＋吸着剤構造
3Dオープンセル吸着剤構造
SINOYQX™メラミンフォームは、連続した三次元のオープンセル構造を特徴としています。
従来の二次元表面とは異なり、この発泡体の内部にある多孔質ネットワークを通して空気が移動することができる。
これにより、活性捕捉材料を構造全体に分散させるための吸着剤コーティング、含浸、および表面機能化の方法を研究する機会が生まれる。
考えられる構成例は以下のとおりです。
周囲空気
↓
3Dオープンセルメラミンフォーム
↓
発泡体骨格上に分散されたCO₂吸着剤
↓
気体と固体の接触
↓
活性吸着剤によるCO₂の捕捉
↓
残りの空気は構造物全体に流れ続ける
このシステムでは、メラミンフォームは次のように機能します。
二酸化炭素を積極的に捕捉する機能は、特殊な吸着剤の化学組成によって維持される。
潜在的な利点1：空気抵抗の低減
低圧損DACコンタクタ設計のサポート
直接空気回収方式では、大容量の空気処理能力が必要となる。
このため、圧力損失は重要なシステムレベルのエンジニアリングパラメータである。
高密度な接触器構造は大きな表面積を提供する可能性があるが、同時に空気の流れに対する抵抗も増加させる可能性がある。
したがって、目標は単に表面積を最大化することではありません。
真の工学的目標は、以下の間のバランスを見つけることである。
有効な気固接触
(NAIST) と
低い空気抵抗
SINOYQX™オープンセルメラミンフォームは、以下の用途における潜在的な建築材料として評価されています。
低圧損吸着剤支持体
今後の開発は、以下の点に重点を置くことができます。
特徴づけるべき重要な関係性は以下のとおりです。
風速と圧力降下の関係
現実的な吸着剤負荷条件下において。
潜在的な利点2：超低構造質量
再生時の非活性熱負荷の低減
多くの直接空気回収プロセスは、吸着と再生のサイクルを繰り返すことで動作する。
典型的なプロセスには以下が含まれる可能性があります。
CO₂吸着
↓
吸着剤飽和
↓
再生
↓
CO₂放出
↓
吸着剤の再利用
熱再生の際、投入されたエネルギーは吸着剤自体を加熱するだけでなく、
支持構造やその他の非活性部品も熱を吸収する可能性がある。
これは次のことに貢献します:
寄生熱負荷
SINOYQX™標準メラミンフォームの典型的な密度は約次のとおりです。
8.5kg /m³
その非常に低い構造質量により、以下の評価対象として適している。
超低熱容量吸着剤支持体
考えられる工学的アプローチは以下のとおりです。
支持質量の低減
↓
非活性構造物の熱容量を低減する
↓
各サイクル中に繰り返し加熱される非活性物質の量が少ない
↓
再生関連のエネルギー需要が潜在的に低減される可能性
最終的な性能指標は、単に材料の重量であってはならない。
関連するシステムレベルの指標は次のとおりです。
二酸化炭素1トンあたりのエネルギー消費量
潜在的な利点３：単位構造質量あたりの活性吸着剤量の増加
従来の平面基板は、主に外部表面に活性材料を配置する。
三次元多孔質足場は、内部ネットワーク全体に吸着剤を分散させる可能性を提供する。
これは、以下のことを探求する機会を生み出します。
単位構造質量あたりの有効表面積の増加
潜在的な利点は次のとおりです。
目的は、構造材料の使用量を減らしつつ、より活性な捕捉化学反応を促進することである。
SINOYQX™ DAC吸着剤サポートプラットフォーム
SINOYQX™は、直接空気捕捉研究のための様々なメラミンフォーム構造の共同開発をサポートできます。
標準オープンセルグレード
以下のような初期段階の評価に適しています。
このグレードは、概念実証実験の基準材料として使用できます。
低圧損失等級
以下の項目をさらに最適化するために設計されています。
潜在的な研究分野は次のとおりです。
疎水性グレード
DACの動作評価に適しています。
このグレードは、研究者が水分が以下の点にどのように影響するかを研究するのに役立ちます。
強化グレード
改善が求められるプロジェクト向けに開発されました：
このオプションは、試作接触器や繰り返し作動試験に適しています。
共同開発モデル
SINOYQX™は、メラミンフォーム自体をCO₂吸着剤として位置付けているわけではありません。
私たちの役割は、以下の点に重点を置いています。
3Dオープンセル構造
したがって、適切な協力モデルは以下のとおりである。
吸着剤開発剤
以下の分野における専門知識を提供します：
SINOYQX™
以下の分野における専門知識を提供します：
これらを組み合わせると、システムは次のようになります。
吸着剤化学＋多孔質構造
検証すべき主要パフォーマンスパラメータ
このアプリケーションは現在、以下のように扱われるべきです。
共同開発コンセプト
完全に検証済みの市販DAC製品ではなく。
以下のパラメータは、吸着剤開発剤と併せて評価する必要があります。
吸着剤の負荷
以下の単位あたりどれだけの活性吸着剤を保持できるかを決定します。
同時に、許容範囲内の空気流量と機械的安定性を維持する。
CO₂吸収
両方を評価する：
CO₂ / 吸着剤質量
(NAIST) と
CO₂ / モジュール容積
材料レベルとモジュールレベルの両方の性能を理解するため。
圧力降下
さまざまな要素にわたるパフォーマンス曲線を確立する：
目標は以下を生成することです。
風速と圧力降下の関係
接触器設計のためのデータ。
吸着速度論
評価：
熱質量
同等のCO₂回収能力を持つ様々な支援アーキテクチャを比較する。
重要な質問は次のとおりです。
各再生サイクルにおいて、どれだけの不活性物質を加熱および冷却する必要があるか？
サイクリングの安定性
長期サイクリングでは、以下の点を評価する必要があります。
湿度安定性
さまざまな相対湿度条件下での性能を評価する。これには、以下の変化が含まれる。
その他の用途：DACシステムの断熱
メラミンフォームは、DACインフラにおける、より従来的な役割についても評価される可能性がある。
断熱材の設置場所候補は以下のとおりです。
断熱材は不要な熱損失を低減することで、DAC装置内の暖房需要を抑えることができる。
この用途は吸着剤支持体という概念とは異なり、確立された産業用断熱材の使用事例に近いものです。
軽量素材から低消費電力まで
SINOYQX™は、メラミンフォームが二酸化炭素を直接吸収すると主張するものではありません。
潜在的な炭素削減経路は、システムエンジニアリングに基づいている。
マテリアルレベル
超軽量3Dオープンセル素材
↓
コンポーネントレベル
軽量吸着剤支持体
↓
プロセスレベル
空気抵抗が低減する可能性
構造物の熱容量が低い
非活動時の支持重量の軽減
↓
システムレベル
寄生空気流量と熱エネルギー需要の低減
↓
炭素除去レベル
二酸化炭素1トンあたりに必要なエネルギーの削減の可能性
目的はシンプルです。
吸着剤の効率向上を支援する。
SINOYQX™と提携する理由
SINOYQX™は、以下の機能で直接空気捕集材料開発プログラムをサポートできます。
吸着剤の化学組成ごとに、最適な組み合わせは以下のとおりです。
細孔構造×吸着剤負荷量×空気流量×再生条件
試験によって決定されるべきである。
SINOYQX™で次世代DACコンタクタを開発
あなたは以下のものを開発していますか？
そして探しているのは：
軽量で、オープンセル構造で、カスタマイズ可能な3D吸着剤支持体？
SINOYQX™は、以下の評価用にメラミンフォームのサンプルを提供できます。
共同開発プロジェクトを開始する
吸着剤化学＋3D多孔質構造
次世代の低エネルギー炭素除去システムに向けて。
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