工程碳移除的案例
關于CCUS和工程碳移除
本文章是上一篇文章CCUS沒有資格納入A6.4ERs全球碳市場機制嗎？的延伸，上文中拾余用CCUS代替了監(jiān)管機構A6.4-SB005-AA-A09《Removal activities under the Article 6.4 mechanism》文件中的工程碳移除( Engineering-base Removal)”，原本希望用當前雙碳行業(yè)投資相對比較熱門的也是受到此次A6.4 Supervisory Body征求意見稿影響較大的CCUS來說事，不曾想因標題概念的模糊闡述造成了一些誤讀，實際上此次征求意見稿中所提到的工程碳移除“Engineering-base removal”所涉的范圍與很多國內(nèi)媒體包括部分碳行業(yè)從業(yè)人員想象中概念不一樣，因此作者認為很有必要的進行一次相關概念的梳理，確保文章的讀者能夠充分理解，也避免再有一些公眾號轉發(fā)拾余的上一篇文章并經(jīng)過大肆渲染加工之后造成業(yè)界更大的誤讀。
有些人看到上一篇文章后把工業(yè)碳捕捉如燃煤電廠煙囪中捕獲提取二氧化碳并封存利用的項目錯誤的放到這里來了，也難怪，因為這是我們國內(nèi)大部分人心中對CCUS的認知，這個概念屬于CCUS沒有錯，錯就錯在在A6.4 Supervisory Body定義中，這一部分不屬于“Removal” 而是屬于“Avoidance”，在排放源排出的含有高濃度溫室氣體的廢氣流未與大氣均勻混合之前從排放通道中直接捕獲封存或利用不算作碳移除，只有從大氣中直接獲取分離溫室氣體的過程才叫工程碳移除(Engineering-base removal)。
展開 斯圖加特大學建筑工程使用的SGL碳纖維
德國斯圖加特大學計算設計與建筑研究所（ICD）和建筑結構與結構設計研究所（ITKE）正在研究基于SGL集團的SIGRAFIL 50k碳纖維的建筑結構的新型生產(chǎn)工藝。
斯圖加特大學的內(nèi)部庭院目前可以看到該項目的初步安裝。為此，SGL從美國華盛頓州的摩西湖地區(qū)交付了104公里的碳纖維。
該項目正在研究長跨度纖維復合結構的天然生物施工過程。作為一個模型，這里是蘋果葉蛾（Lyonetia Clerkella）的幼蟲，它使用長纖維纖維在櫻桃和蘋果樹上旋轉繭。ICD和ITKE的研究人員以及ITECH碩士研究生的學生們正在努力將這種特殊技術應用于碳纖維和玻璃纖維增強復合材料建筑結構的建造，并開發(fā)出一種基于纖維復合結構的新型生產(chǎn)工藝。由于碳纖維重量輕并具有較高的拉伸強度，因此可以采用完全不同的方法，涉及具有相互通信的多個機器人系統(tǒng)的新生產(chǎn)過程，精確地處理纖維，同時處理高張力。這種方法可以實現(xiàn)長跨度光纖復合結構的可擴展生產(chǎn)過程，因為它們將來可用于建筑設計。
“在這種情況下，我們將玻璃纖維純粹作為我們應用碳纖維的模板，”ICD研究助理Benjamin Felbrich說，“受拉力和壓力影響的部件的載荷主要通過碳纖維傳遞。憑借其跨越懸臂的形式，今年的展館特別關注了這種材料提供的選擇。
SIGRAFIL 50k碳纖維今天通常用作移動和能源領域的應用基礎 - 從汽車行業(yè)到航空航天到風能。新一代這種大纖維纖維適用于自動化生產(chǎn)過程，并已經(jīng)在寶馬i3，i8和新寶馬7系列中被標準使用。
碳纖維https://www.hongyantu.com/index.php?r=good&cd=14&cd2=1402
展開 上海工程技術大學王大中團隊《JPCC》：碳納米管的切割方法與展望
碳納米管由于其獨特的結構、電學、化學和物理性質，在納米科學和納米技術領域受到越來越多的關注。碳納米管具有很大的長徑比、高模量、高強度、導電性、傳熱性和光學性能。此外，將碳納米管切割成短的碳納米管或石墨烯納米帶，在納米科學和納米技術中引起了越來越多的關注。雖然碳納米管有很多優(yōu)點，但也有局限性。對于許多特殊應用，碳納米管的特定長度是必不可少的。因此，有必要對碳納米管進行精確切割。但是，每種切割方法都有其優(yōu)缺點，因此有必要深入了解切割方法所涉及的物理和化學過程。
近日，來自上海工程技術大學王大中教授的團隊對碳納米管切割的相關文獻進行了梳理和總結，總結了切割方法和加工質量的最重要進展。特別注意最常見和最重要的物理切割、化學切割和物理/化學切割方法。重點介紹了單壁碳納米管和多壁碳納米管切割所涉及的物理化學過程。這些可以使該領域的研究人員對碳納米管的切割方法、應用領域和切割質量評估有更深入的了解。最后，對基于碳納米管的切割方法目前面臨的技術挑戰(zhàn)和未來的研究機遇進行了展望。相關論文以題為“Cuttingmethods and perspectives of carbon nanotubes”發(fā)表在Journalof Physical Chemistry C。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.1c01756
圖1. 碳納米管切割方法的分類，以及應用領域和質量評價。
圖2. 超薄切片機制備短碳納米管。
圖3. 電子束切割碳納米管。
圖4. 碳納米管的濕式切割法。
圖5.
展開 15萬噸的碳纖維航道防波堤工程，成功通過專家的論證
前幾天，江蘇南通洋口港15萬噸航道防波堤工程的一項關鍵技術--“高性能纖維增強復合材料與新型結構關鍵技術研究與應用”通過了國家“十三五”重點研發(fā)計劃項目實施方案專家組論證。
據(jù)介紹，洋口港15萬噸航道防波堤包含東西兩段，總長6000米。在這次工程施工中，防波堤格柵板的縱筋和箍筋均采用了纖維增強復合材料，這一材料具備輕質、高強、耐腐蝕的特點，用它來替代鋼筋，可消除鋼筋銹蝕后帶來的安全隱患，并能夠解決傳統(tǒng)建筑材料不能解決的部分技術難題。
在現(xiàn)場察看了工程建設情況后，來自清華大學、同濟大學上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司、中交上海港灣工程設計研究院有限公司的專家們都認為，在海洋工程中用這一新型材料替代鋼筋，是徹底解決銹蝕難題的有效辦法之一，一致同意該技術項目通過論證。
“用纖維增強復合材料做格柵板，在我國近海工程建設中還是第一次大規(guī)模嘗試。”項目負責人、教授級高工李榮表示，高性能纖維增強復合材料在洋口港航道工程的成功運用，對于未來普遍推廣具有重要的借鑒和示范意義。
（來源：碳纖維體驗館）
展開 
CCUS技術與設計：應用燃煤電廠萬噸級碳捕集工程設計與運行
本項目的碳捕集成本為379 元/t,相對較高,這與示范工程規(guī)模較小有關,但從能耗分析來看單位能耗還有下降空間。下一步擬進行吸收劑配方調整,將再生能耗和胺液損耗進一步降低。同時,研究吸收塔級間冷卻、富液分流、余熱梯級利用、高效填料和高效換熱器等工藝優(yōu)化手段對能耗的影響,提出碳捕集系統(tǒng)綜合節(jié)能優(yōu)化方案,以期獲得低成本碳捕集技術。另外,本示范裝置年碳捕集量僅1萬t,而常規(guī)300 MW燃煤機組的年碳排放量高達160萬~180萬t。在下一階段需要進行中大型碳捕集技術研究,包括中大型碳捕集設備選型與設計、中大型碳捕集裝置與燃煤電廠主機系統(tǒng)耦合的研究等。在“碳達峰、碳中和”總體目標要求下,低成本CCUS成為燃煤機組的一條必由之路,本技術還需要進行深入研究和優(yōu)化,為將來“雙碳”目標的實現(xiàn)提供切實的技術保障。
文章來源：清潔能源CCUS
展開 航空航天、海洋工程裝備、醫(yī)療器械……這些行業(yè)這樣使用碳纖維
國外將碳纖維/環(huán)氧和碳纖維/雙馬復合材料應用在戰(zhàn)機機身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明顯的減重作用,大大提高了抗疲勞、耐腐蝕等性能，數(shù)據(jù)顯示采用復合材料結構的前機身段，可比金屬結構減輕質量31.5%，減少零件61.5%，減少緊固件61.3%；復合材料垂直安定面可減輕質量32.24%。
高模碳纖維質輕，剛性，尺寸穩(wěn)定性和導熱性好，因此很早就應用于人造衛(wèi)星結構體、太陽能電池板和天線中?，F(xiàn)今的人造衛(wèi)星上的展開式太陽能電池板多采用高模碳纖維復合材料制作，而太空站和天地往返運輸系統(tǒng)上的一些關鍵部件也往往采用高模碳纖維復合材料作為主要材料。
3、海洋工程裝備、高技術船舶
《通知》要求大力發(fā)展深海探測、資源開發(fā)利用、海上作業(yè)保障裝備及其關鍵系統(tǒng)和專用設備。碳纖維材料已成為深海探測及深海油田氣開發(fā)中必不可少的材料，碳纖維臍帶管加強桿、錨泊系纜、采油立管、柔性立管等結構件在深海石油平臺上的應用越來越多
油氣田生產(chǎn)深度一般在3000m 以上，勘探深度在4000m 以上，油氣田結構件設計必須達到25年免維護的標準。傳統(tǒng)海上油氣田相關用材為鋼材，如將平臺錨固到海底的系纜和連接油井口到平臺的管纜。鋼制繩索和管子的重量增大了平臺的漂浮尺寸，增加能耗。鋼材在海水的浸泡下也極易腐蝕，工作壽命只有兩到三年，周期性檢修和管纜維護成本極高。相比之下，碳纖維材料的性能具有明顯的優(yōu)越性，例如一個1500m水深的作業(yè)平臺，鋼制繩索重約6000t，而改用碳纖維復合材料質量僅有1000t。另外，其高強度、高模量、優(yōu)異的抗疲勞性和耐腐蝕性，使其工作壽命可超過25年，極大地減少了維護成本。在高技術船舶中，碳纖維材料的應用也在逐步發(fā)展，如碳纖維艏側推水密蓋板等碳纖維船舶結構件的開發(fā)和利用，對船舶在速度和能耗方面都有顯著的影響。
展開 CCUS新技術：我國碳捕集利用與封存技術發(fā)展研究丨中國工程科學
本文選自中國工程院院刊《中國工程科學》2021年第6期
作者：張賢，李陽，馬喬，劉玲娜
來源：我國碳捕集利用與封存技術發(fā)展研究[J].中國工程科學,2021,23(6):70-80.
編者按
碳捕集利用與封存是將二氧化碳從能源利用、工業(yè)過程等排放源或空氣中捕集分離，通過罐車、管道、船舶等輸送到適宜的場地加以利用或封存。碳捕集利用與封存技術，可以實現(xiàn)化石能源利用近零排放，促進鋼鐵、水泥等難減排行業(yè)的深度減排，而且在碳約束條件下，可以增強電力系統(tǒng)靈活性、保障電力安全穩(wěn)定供應、抵消難減排的二氧化碳和非二氧化碳溫室氣體排放，是實現(xiàn)碳中和目標不可或缺的重要技術選擇。
中國工程院李陽院士研究團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》2021年第6期發(fā)表《我國碳捕集利用與封存技術發(fā)展研究》一文，對我國碳捕集利用與封存技術水平、示范進展、成本效益、潛力需求等進行了全面評估。文章指出，我國碳捕集利用與封存技術發(fā)展迅速，與國際整體發(fā)展水平相當，目前處于工業(yè)化示范階段，但部分關鍵技術落后于國際先進水平。在工業(yè)示范方面，我國具備了大規(guī)模捕集利用與封存的工程能力，但在項目規(guī)模、技術集成、海底封存、工業(yè)應用等方面與國際先進水平還存在差距。在減排潛力與需求方面，我國理論封存容量和行業(yè)減排需求極大，考慮源匯匹配之后不同地區(qū)陸上封存潛力差異較大。
展開 世界首條應用碳纖維復合材料芯導線的特高壓試點示范工程貫通
建議設立國產(chǎn)碳纖維復合芯導線應用專題項目，組織國家電網(wǎng)、碳纖維復合芯導線制造企業(yè)、碳纖維制造企業(yè)聯(lián)合開展研究，形成產(chǎn)品掛網(wǎng)應用，并開展應用示范。對碳纖維復合芯導線制造上下游產(chǎn)業(yè)制定財稅、金融等綜合配套政策，分別給予扶持。將電網(wǎng)使用國產(chǎn)碳纖維復合芯導線的數(shù)量作為項目終極考核目標，強化實際應用效果，以促進國產(chǎn)碳纖維及碳纖維復合芯導線產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
針對碳纖維復合芯導線在舊線改造工程中的投資優(yōu)勢、新建線路中的長期運行年費用優(yōu)勢、大跨越低弧垂等特殊情況應用優(yōu)勢，建議電網(wǎng)公司制定長期應用發(fā)展規(guī)劃，明確碳纖維復合芯導線在電網(wǎng)相關項目中的應用量。
在電網(wǎng)舊線改造中，主張選用碳纖維復合芯導線，淘汰傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線，充分發(fā)揮碳纖維復合芯導線的增容特性。在電網(wǎng)新建線路建設上，規(guī)定碳纖維復合芯導線用量不低于5%的使用份額，充分發(fā)揮其節(jié)能、省資源的經(jīng)濟效益和社會效益。在大跨越或低弧垂等特殊要求線路，全部選用碳纖維復合芯導線，充分發(fā)揮碳纖維復合芯導線質量輕、弧垂變化小的特性。
為推廣碳纖維復合芯導線應用，建議電網(wǎng)公司分階段建設一批示范工程項目：輸電走廊容量有限、需改造增容的線路示范工程；電力輸送波動較大的線路示范工程，如冶煉、煤礦或其他礦廠供電線路；風能、光伏能源輸出線路；火力發(fā)電廠電站輸出線路；大跨越或低弧垂及需筑路、建造鐵塔基礎等特殊要求的線路示范工程；220kV和500kV新建線路示范工程；抗冰雪、耐鹽霧腐蝕的新建線路示范工程。
展開 具有合理表面工程的分級中空-微球金屬-硒化物@碳復合材料用于高級鈉儲存
結構工程和碳引入被認為是增加活性位點和減輕體積變化的經(jīng)典操作方法。此外，碳的摻入被用作另一種有效的方式，這可以促進體積變化的適應，副產(chǎn)物的捕獲等。
【成果簡介】
近日，在中南大學紀效波教授團隊（通訊作者）帶領下，與河南工業(yè)大學合作，利用柯爾克達爾效應的熱硒化，成功地從Ni-Pr/PPy的自組裝中獲得了由碳約束的NiSe2微球。衍生的分層中空結構增加了鈉存儲的活性缺陷，而現(xiàn)有的雙N摻雜碳層明顯減輕了體積膨脹。結果，它顯示了超快的倍率性能，即使在10.0 A g-1下3000次循環(huán)后也能提供374 mAh g-1的穩(wěn)定容量。這些顯著的結果可歸因于NiSe2和碳膜界面上的Ni-O-C鍵，這導致離子的更快轉移，聚硒化物的有效捕獲和高度可逆的轉化反應。循環(huán)伏安法（CV）動力學分析表明，電化學過程主要由贗電容行為決定。在電化學阻抗譜（EIS）的支持下，證實固體電解質界面膜在循環(huán)期間可逆地形成/分解。鑒于此，這項精心設計的工作可能為合理設計先進電池系統(tǒng)的金屬-硫/硒化物負極開辟了一條潛在的途徑。相關成果以題為“Hierarchical Hollow-Microsphere Metal–Selenide@Carbon Composites with Rational Surface Engineering for Advanced Sodium Storage”發(fā)表在了Adv. Energy Mater.上。
展開 中國工程院院士孫逢春： 先行試點建立新能源汽車碳交易技術體系 全面推進節(jié)能減排
16日上午，國際論壇將圍繞 “碳達峰與碳中和目標下的汽車與交通轉型” 主題展開深入探討。各國機構及企業(yè)代表將與中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)代表，共同就汽車與交通產(chǎn)業(yè)在實現(xiàn)碳達峰與碳中和目標過程中的政策、企業(yè)戰(zhàn)略及行動交換經(jīng)驗與觀點。
中國工程院院士、北京理工大學教授孫逢春
圖片來源：中國電動汽車百人會
中國工程院院士、北京理工大學教授孫逢春出席并發(fā)表了題為“新能源汽車可持續(xù)發(fā)展與碳交易研究”的演講。
孫逢春認為，碳交易市場是通過市場化的機制促使企業(yè)自發(fā)進行減排，低成本與高質量的完成排放目標，因此應用碳交易市場機制控制行業(yè)減排是大勢所趨。
他表示，為確保碳排放配額的稀缺性，符合行業(yè)特點的配額管理方法十分關鍵，其核心技術是行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計與移動源排放監(jiān)測技術，車聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術使得新能源汽車運行納入碳交易體系成為可能。以新能源汽車碳交易為利，首先要收集車輛在生產(chǎn)、使用、報廢回收三個階段的數(shù)據(jù)，使估算全生命周期總能耗與碳排放量。
此外，他指出，新能源汽車從實施產(chǎn)品補貼過渡到碳交易與碳獎勵，是支持和促進新能源汽車國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)健康和快速發(fā)展的必要政策。
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