تغییرات مورفولوژیکی میکرو و نانوکلسیم کربنات خالص طی سیکل حلقه کلسیم
در این تحقیق جذب سیکلی کربن دی اکسید با استفاده از جاذب‌های برپایه کلسیم اکسید حاصل از میکرو و نانوکلسیم کربنات با تمرکز روی خصوصیات متفاوت تبدیل کربناسیون، نرخ کربناسیون، مساحت سطح، حجم منافذ، تغییرات مورفولوژیکی و میکرواسترین دو جاذب طی واکنش‌های با دمای بالا بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که جاذب برپایه کلسیم اکسید حاصل از نانوکلسیم کربنات (NC-CaO) نسبت به جاذب مشابهی که از میکروکلسیم کربنات (MC-CaO) در واکنش‌های سیکلی جذب کربن دی اکسید بدست آمده است تبدیل و نرخ کربناسیون بیشتری دارد. گذشته از این، نانوکلسیم کربنات نرخ کربناسیون سریع‌‌اش را در ابتدای هر سیکل برای چند دهه ثانیه حفظ می‌کند. بالعکس، نرخ کربناسیون میکروکلسیم کربنات با افزایش تعداد سیکل کمتر می‌شود. متأسفانه، نانوکلسیم کربنات راحتتر زینتری می‌شود. دانه‌های نانوکلسیم کربنات که متشکل از چندین نانوکریستال کروی‌اند طی واکنش‌های با دمای بالا دچار تغییرات موروفولوژیکی شدیدی می‌شوند. از مکانیزم جابجایی لایه دانه برای توجیه زینتری شدن جاذب برپایه کلسیم اکسید استفاده می‌شود. کریستال‌های کوچکتر حساسیت بیشتری به ادغام با کریستال‌های بزرگتر در طی واکنش‌های با دمای بالا دارند.
۱ مقدمه
فناوری جذب و ذخیره سازی کلسیم برای کاهش موثر تغییرات آب و هوایی در چند سال آینده حیاتی است (۱). در سراسر جهان توسعه فناوری‌های بزرگ مقیاس جذب و جداسازی کربن دی اکسید (CCS) اهمیت زیادی دارد. مواد متنوعی از جمله هیدروتالسیت، لیتیم سیلیکات، منیزیم اکسید، پتاسیم کلسیم کربنات، کلسیم اکسید و ... می‌توانند کربن دی اکسید را برای جذب در مقیاس وسیع به سبب واکنش‌پذیری بالا با آن جذب کنند.ظاهراً، جاذب‌های برپایه کلسیم اکسید به لحاظ ترمودینامیکی در بین اکسید فلزات برای سیستم‌های مفهومی تولید برق بدون انتشار کربن بهترین گزینه‌اند (۲). جاذب برپایه کلسیم اکسید که در سراسر جهان منابع غنی و گسترده‌ای دارد، در حال حاضر در موارد بسیاری برای تفکیک کربن دی اکسید از طریق واکنش برگشت‌پذیر زیر بررسی می‌شود (۳-۶):
Cyclic CO2 capture using CaO-based sorbents derived from commercial pure micro-sized CaCO3 and nano-sized CaCO3 was investigated, focusing on the different characteristics of carbonation conversions, carbonation rates, surface areas, pore volumes, morphological changes, and microstrains of two sorbents during high-temperature reactions. The results indicated that the CaO-based sorbent derived from nano-sized CaCO3 (NC-CaO) provided higher carbonation conversions and carbonation rates than the CaO-based sorbent derived from micro-sized CaCO3 (MC-CaO) in the cyclic CO2 capture reactions. Furthermore, NC-CaO retained its fast carbonation rate at the beginning of each cycle for several tens of seconds. In contrast, the carbonation rate of MC-CaO diminished with an increase in the cycle number. Unfortunately, NC-CaO sintered more easily. Its grains, which were composed of numerous spherical nanocrystallites, suffered from dramatic morphological changes during high-temperature reactions. A mechanism of grain boundary migration was employed to explain the sintering of CaO-based sorbent. The smaller crystallites were more susceptible to be merged by the bigger crystallites during high-temperature reactions.
1 Introduction
CO2 capture and storage technology will be critical for effective mitigation of the climate change in the next few years [1]. There is great interest worldwide in developing large-scale CO2 capture and sequestration (CCS) technologies. A variety of materials, including hydrotalcite, lithium silicate, MgO, K2CO3, CaO, etc., are able to absorb CO2 for large-scale CO2 capture because of their high reactivity toward CO2. A CaObased sorbent appeared to be thermodynamically the best candidate among metal oxides for conceptual zero-emission power generation systems, all of which involve coal gasification [2]. The CaO-based sorbent, which has rich and extensive resources throughout the world, is currently being widely investigated for CO2 separation with the following reversible reaction [3–6]:
۱ مقدمه
۲ مواد و روش‌ها
۳ نتایج و بحث
۴ نتیجه‌گیری
نمادها
نمادهای یونانی
1 Introduction
2 Materials and Methods
3 Results and Discussion
4 Conclusions
Symbols used
Greek symbols
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه