超臨界二氧化碳的案例
非設計工況下超臨界二氧化碳燃氣輪機底循環的軸配置分析比較
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非設計工況下超臨界二氧化碳燃氣輪機底循環的軸配置分析比較.pdf
鄭州大學橡塑模具團隊《Nano Energy》：在超臨界二氧化碳發泡（scCO2）技術制備高性能摩擦納米發電機方面取得進展
圖1.超臨界二氧化碳（scCO2）表面受限發泡的原理圖（a）和在不同的發泡工藝條件下的發泡材料基摩擦納米發電機輸出性能（b,c）及功率密度圖（d）。
此外，制備的柔性摩擦納米發電機具備優異的摩擦電性能和自供電傳感性能。能夠為電容器充電，自發點亮LEDs，驅動計算器等小型電子器件；還能夠檢測諸如拉伸、彎曲、扭轉等變形，以及監測人行走步態的變化等。
圖2.發泡材料基摩擦納米發電機摩擦電性能和自供電傳感性能。
該研究通過超臨界二氧化碳（scCO2）表面受限發泡法制備了可用做摩擦發電機正電極的性能優異的TPU多孔薄膜，為批量化制備高性能TENG提供了一種綠色、高效的新方法，并為設計具有互補結構的摩擦材料，提供了新見解。該研究得到了國家自然科學基金（12072325）和國家重點研究計劃（2019YFA0706802）的資助。
展開 基于CAESES的超臨界二氧化碳（sCO2）軸流透平葉片優化設計研究
簡 介
傳統發電廠采用蒸汽作為工質，通過透平產生動力，超臨界二氧化碳（以下簡稱sCO2）循環使用的是溫度和壓力均高于臨界點（超臨界狀態）的CO2，在這種狀態下，CO2表現出介于氣體和液體之間的特性，并且具有較高的密度和體積熱容，這種狀態下的特性為高循環效率提供了巨大潛力。由于工質的能量密度更高，因此可以減小組件尺寸，從而減小占地面積和成本。sCO2也被認為是一種安全的介質，其資源十分充足且使用收益高，因此，從效率和成本角度來看，sCO2發電有潛力取代蒸汽發電。
本文對用于廢熱回收應用的新型sCO2軸流透平設計進行了探索，文中基于10兆瓦的案例進行介紹。
文中采用Kulfan Class Shape Transformation（CST）變換方法進行二維軸流葉型輪廓變形優化設計，并在設計優化過程中同時考慮葉片的氣動效率及應力情況。
軸流透平設計原理
首先基于尺寸、性能、運行工況等設計需求，項目中使用了Triveni Turbines開發的一維均線計算內部工具進行設計計算，均線計算的結果構成了二維葉片輪廓設計的基礎。
項目中采用CAESES進行軸流透平的幾何建模，調用二維/準三維流動求解器MISES用于方針分析，并采用印度科技學院（IISc）內部開發的Matlab腳本進行前后處理。通過CAESES軟件的自動優化平臺封裝了整個過程，用以優化透平葉片的氣動性能。
有多種方法能夠用于軸流透平葉片二維截面形狀的參數化建模，下圖展示了一種通用方法，該方法可以直接控制有意義的參數，例如氣流角、楔角、前尾緣半徑、厚度等，但是這種方法在幾何變化的靈活性方面存在局限性，因此很難得到突破性的進展。
展開 二氧化碳發電來了！全國產化！
華北電力大學校長、中國工程物理學會副理事長楊勇平說，二氧化碳循環發電在世界上屬于前沿領域。它的靈活性好，可以快速啟停，快速變負荷，這對于消納新能源是非常有利的。
專家介紹，未來，二氧化碳循環發電技術還將進一步應用于靈活火電、高效光熱、核電、儲能等領域，為推動構建以新能源為主體的新型電力系統提供技術支撐。
超臨界二氧化碳簡介
超臨界二氧化碳（supercritical carbon dioxide,s-co2 ）是指溫度和壓力均在臨界點以上的二氧化碳流體。超臨界二氧化碳具有超臨界流體流動性好、傳熱效果高、壓縮性小、適于熱力循環的獨特性質，再加上二氧化碳臨界溫度和壓力較低，遠遠低于水的臨界點，化學性質穩定，工程可實現性較好，可在接近室溫條件下達到超臨界狀態，使超臨界二氧化碳稱為理想的熱力循環工質。
二氧化碳的臨界點溫度約為攝氏31度，壓力約為7.8MPa（78個大氣壓），將二氧化碳加壓加溫到這個臨界點壓力和溫度之上就能得到超臨界二氧化碳 （sco2）。在接近臨界點時，sco2具有接近液態的密度和比熱容，但其粘性接近于氣態。如果將其用來做動力循環的工質，如朗肯循環和布雷頓循環，它能夠在很小的體積內傳遞很大的能量。
展開 
超臨界流體具有的特質
超臨界流體具有溶解其他物質的特殊能力,1822年法國醫生Cagniard首次發表物質的臨界現象,并在1879年即被Hannay和Hogarth二位學者研究發現無機鹽類能
迅速在超臨界乙醇中溶解超臨界流體萃取裝置,減壓后又能立刻結晶析出.但在當時由于技術,裝備等原因未能更加深入地研究.時至20世紀30年代,Pilat和Gadlewicz兩位科學家才有了用液化氣體提取「大分子化合物」的構想.1950年代,美,蘇等國即進行以超臨界丙烷去除重油中的柏油精及金屬,如鎳,釩等,降低后段煉解過程中觸媒中毒的失活程度,但因涉及成本考量,并未全面實用化.1954年Zosol用實驗的方法證實了二氧化碳超臨界萃取可以萃取油料中的油脂.此后,利用超臨界流體進行分離的方法沉寂了一段時間,70年代的后期,德國的Stahl等人首先在高壓實驗裝置的研究取得了突破性進展之后,「超臨界二氧化碳萃取」這一新的提取,分離技術的研究及應用,才有實質性進展;1973及1978年第一次和第二次能源危機后,超臨界二氧化碳的特殊溶解能力,才又重新受到工業界的重視.1978年后,歐洲陸續建立以超臨界二氧化碳作為萃取劑的萃取提純技術,以處理食品工廠中數以千萬噸計的產品,例如自苦味花中萃取出可放在啤酒內的啤酒香氣成分.超臨界流體萃取技術近30多年來引起人們的極大興趣,這項化工新技術在化學反應和分離提純領域開展了廣泛深入的研究,取得了很大進展,在醫藥,化工,食品及環保領域成果累累.
展開 CCUS，“會捕”更要“會用”
我國當前每噸二氧化碳平均捕集成本為300～900元，封存技術的成本差異較大，顯然，完成整個CCUS產業鏈需要相當大的資金投入。
為了解決碳中和目標的資金困難問題，提高企業效益，應盡量加強二氧化碳捕集下的利用，即CCUS。
目前應用最多的是將二氧化碳注入油氣（包括頁巖氣、煤層氣）田和地浸式鈾礦以提高其采收率。按照中國石油天然氣集團公司的評估，其已動用的探明石油儲量中適于二氧化碳儲存埋藏的儲量為83億噸，按照提高采收率10％預測，可增加可采儲量8.3億噸。這種實例老油氣區較多。
我國吉林油田2008年建成了中國第一個二氧化碳提高采收率示范項目，年埋存二氧化碳能力可達30萬噸，累計注氣212萬噸，封存192萬噸。長慶油田在超低滲透油層的黃3井區進行了先導性試驗，4年來累計封存液態二氧化碳超過12萬噸，增油1.3萬噸，預計比水驅提高采收率15.1%，使二氧化碳“上天為害，入地為寶”。
7月，中國首個百萬噸級CCUS項目在齊魯石化—勝利油田開工，標志著我國已經具備了建設大型CCUS工程的能力。齊魯石化將二氧化碳提純到99%以上，運用超臨界二氧化碳易與原油混相的原理輸至勝利油田無人值守站注入油層。預計未來15年可累計注二氧化碳1068萬噸、增油296.5萬噸。
我國以產學研相結合的方式在延安國家級陸相頁巖氣示范區進行了超臨界二氧化碳強化頁巖氣開采及地質封存一體化（CO2－ESGR）研究的試驗，取得了增產幅度達50%以上的效果。特別是為超臨界二氧化碳的攜沙壓裂開辟了道路。該項研究可利用在其他非常規油氣乃至地熱干熱巖開發上。四川盆地東南部已形成了CCUS開發大面積提高頁巖氣采收率的部署。上述研究甚至可實現區域內頁巖氣生產過程中的負碳排放。
展開 市場 | 半導體制造這一關鍵步驟會如何發展和變化？
清洗工序的細目（ABC順序）為BEOL清洗（金屬配線后及蝕刻后）、BSB清洗（背面和斜面清洗）、CMP后清洗、Etch（濕蝕刻）、FEOL清洗（投入時清洗、澆口前清洗等）、SCCO2（超臨界二氧化碳清洗）、Strip（光致抗蝕劑剝離）（來源：IC Knowledge）
關于DRAM清洗（圖1上），隨著微細化進行到1x-nm（可能19/18-nm）、1y-nm（同17/16-nm）、1z-nm（同15nm），清洗工序數增加超過200個，1+-nm（14-nm）及以后，代替使用浸沒ArF光刻（光刻 - 蝕刻 - 重復清洗）的多圖案化，由于采用EUV光刻的單圖案化，清洗步驟減少。然而，在1μ-nm及更高版本，由于必須采用EUV光刻的雙圖案，清洗步驟的數量預計將增加。
在DRAM清洗中，晶圓背面和斜面清洗的步驟數量最大，電阻剝離后清洗，CMP后清洗是僅次于此的。值得一提的是，從1x-nm開始，SCCO2（超臨界二氧化碳）用于高縱橫比圓柱形電容器的清洗和干燥。為了防止圖案坍塌，使用不產生表面張力的超臨界流體。
3D NAND 的清洗，以三星的 V-NAND 工藝為例，清洗步驟直到 128 層，160 層為80 層兩級重疊結構，276 層為 96 層三級重疊結構，清洗步驟不斷增加。368層為96層4級，512層為128層4級重疊結構，清洗步驟數超過250步。在 NAND 清洗步驟中，未來，背面、斜面和 CMP 后清潔呈上升趨勢。
以臺積電的技術節點為例，邏輯器件的清洗，但隨著小型化的進展，清洗次數增加，從5nm的EUV光刻全面引入，ArF多圖案化在關鍵層被更改為EUV單圖案化，清洗步驟減少。然而，在1.5nm及更高版本，由于EUV被迫采用雙圖案，清洗過程增加。
展開 Ansys研究顯示超60%的消費者擔憂二氧化碳排放問題
Ansys可持續航空調研展示了消費者對航空業的碳足跡、未來飛行和安全性的態度
根據Ansys委托開展的一項全面的消費者調研顯示，超過60%的消費者對飛機排放的二氧化碳（CO2）感到擔憂，并愿意支付更多費用支持更環保的航空旅行。近日在巴黎航展上發布的這項Ansys可持續航空調研，還探討了消費者對航空相關空氣污染的擔憂以及他們對新一代航空旅行的期望。
在全球航空業領導者和企業于2050年實現凈零碳排放的目標驅動下，飛機制造商競相采用Ansys領先的數字化轉型技術，以開發更高效的飛機、發動機和推進系統。
近70%參與此次Ansys調研的消費者表示，如果研發過程中針對飛機安全性的成熟方法對替代燃料技術進行了廣泛的仿真和測試，他們就更愿意信任諸如可持續航空燃料（SAF）、電動、混合動力或氫動力等替代燃料。
展開 新型高壓比例閥技術有哪些最新進展？
新材料的應用突破了高壓極限，隨著系統工作壓力不斷攀升至700bar甚至更高，傳統金屬材料的疲勞極限面臨難題，最新進展中，特種陶瓷涂層與高強度復合合金被廣泛應用于閥芯與閥座，這些材料不僅具有卓越的耐磨損和耐腐蝕性能，還能在極端溫度變化下保持微小的熱膨脹系數，確保在超高壓環境下密封的零泄漏，諾冠憑借在材料科學上的深厚積累，成功開發出能在液氫、超臨界二氧化碳等苛刻介質中長期穩定運行的比例閥，為新能源行業提供了關鍵支撐。
自適應控制算法顯著提升了動態響應，新型高壓比例閥采用了先進的非線性補償算法，能夠有效克服高壓流體帶來的液動力干擾和磁滯效應，通過實時調整驅動電流波形，閥門的階躍響應時間縮短至毫秒級，且在全量程范圍內保持了極高的線性度，這種“軟件定義硬件”的能力，使得同一款閥門能適應從精密點膠到大型液壓測試等多種應用場景，大幅提升了系統的控制精度和能效比。
新型高壓比例閥技術正朝著更智能、更耐用、更精準的方向飛速發展，諾冠（IMI Norgren）憑借創新實力，持續為用戶提供超越期待的高壓流體控制解決方案，助力工業4.0時代的智能制造升級，選擇諾冠，即是選擇了可靠與未來。
展開 材料美學——如詩般的微觀世界
6 冰雹無聲棲碧葉，笑仍嬌
三水碳酸鎂（nesquehonite）上的菱鎂礦（Magnesite），用以研究超臨界二氧化碳中水鎂石的碳化。
7 綠萼冰花，樹枝清影橫疏牖
這是由含水沉淀產生的磁鐵礦晶體的偽彩色掃描電子顯微照片。科研人員正在研究尖晶石（比如磁鐵礦）這種材料，因為這種材料可以通過將锝-99（Tc）嵌入尖晶石晶體結構中來提高玻璃中锝-99（Tc）廢料的負載量。
圖片摘抄自網頁。
新型太陽能發電換熱器材料-ZrC/W復合材料
通過使用閉式循環高壓超臨界二氧化碳（sCO2）再壓縮循環操作入口溫度高于1023K的渦輪機，而不是使用入口溫度低于823K的常規循環渦輪機，相對熱量 - 電力轉換效率可提高20％以上。然而，閉式循環高壓sCO2渦輪系統的入口溫度受緊湊熱交換器的熱機械性能的限制。 相對于目前的金屬合金基換熱器，本文提供一種可以經濟地制造具有增強的高溫破壞強度，導熱性和耐腐蝕性的換熱器材料。
【成果簡介】
美國普渡大學K. H. Sandhage（通訊作者）在Nature上發表一篇題為“Ceramic–metal composites for heat exchangers in concentrated solar power plants”的文章。本文提供了一種新的ZrC/W復合材料，用于印刷電路型熱交換器（>1023K）。并且提供了一種經濟的制造該復合材料的方法。可通過多孔碳化鎢板的形狀和尺寸保持化學轉化，制造具有可調通道圖案的ZrC/W基換熱板，實現在1073K時表現出超過350MPa的破壞強度，并且在該溫度下熱導率值比鐵或鎳基合金的熱導率值高兩到三倍。通過將銅層粘合到復合材料表面并向sCO2中添加50ppm的一氧化碳，實現了在1023K和20MPa下對sCO2的耐腐蝕性。
展開 
潘繼平：『CCUS-EOR』管輸二氧化碳驅油與提高采收率問題研究| 國際石油經濟
截至2020年底，美國累計建成二氧化碳管道50余條，總里程約7200千米，大部分建設于上世紀八九十年代，近80%的管道采用超臨界輸送工藝，其中1983年開始運行的Cortez管道是目前全球最長的二氧化碳管道，總長度為803千米，設計輸送能力為1930萬噸/年。挪威Sn?hvit管道是目前全球唯一實現工業化運輸的海底二氧化碳管道，主要用于將天然氣開發伴生二氧化碳分離后回注封存于海底地層。
目前，美國有12家二氧化碳管道運營商，干線管道多由埃克森美孚、金德爾摩根（Kinder Morgan）、西方石油（Oxy）、丹博里（Denbury）等大型能源公司建設和運營管理，支線管道由二氧化碳資源商或用氣方建設和運營管理。同一地區不同企業建設管網可以實現連通代輸，二氧化碳資源商通過周邊管網平臺將二氧化碳產品銷售給管道公司，管道公司再將二氧化碳產品沿線分銷給各用氣企業。部分二氧化碳管道運行采用周調度模式，即下游用氣企業提前將用氣需求提交管道公司，管道公司統籌調度上游資源、中游管輸、下游分輸、終端用戶的系統匹配，調度周期適中，方式靈活。
美國二氧化碳運輸管道技術是基于油氣管道輸送技術發展而來的，主要由各大能源企業和美國石油協會（API）、美國機械工程師協會（ASME）等協會共同研發完成，經歷40余年管道運行實踐檢驗，在管道設計、建設、投產和運行、經營管理等諸多方面積累了豐富的經驗，形成了較為成熟的技術體系。美國長距離、大規模二氧化碳管道大多采用超臨界輸送技術，利用二氧化碳超臨界相態密度高、黏度小、流態穩定、不易發生密度突變、管輸壓降低等特點，實現大規模輸送，大幅降低投資和運行成本，而且二氧化碳用于驅油多以超臨界狀態注入，需要滿足一定的壓力條件（通常為10～20兆帕），大部分油氣藏具備這樣的壓力環境。
展開 兩場核工業盛會召開！VirtualFlow亮相助力核電CFD技術革新
在超臨界二氧化碳核能動力系統、氣冷堆、壓水堆、鉛鉍/鈉冷快堆、熔鹽堆等不同的堆型場景中，VirtualFlow都能進行精準的熱工水力計算，為核電站的安全運行提供有力保障。
流動傳熱傳質：流動傳熱傳質是核電站、核島、常規島、電氣系統及設備中最常見的物理現象。在解決此類問題時，VirtualFlow具有以下優勢：精確豐富的湍流模型，從RANS、VLES到LES，滿足對不同湍流尺度的模擬仿真；全面的湍流熱通量模型保證湍流傳熱的求解精度；濃度模型可以用來模擬傳質現象。
PSBT5X5棒束通道流動
管道熱分層計算
冷卻劑/硼混合
多相流相變：多相流模型的準確性和適用性對于反應堆的熱工設計、安全分析和性能優化至關重要。VirtualFlow可滿足核電領域多相流模擬要求：豐富的多相流模型。界面流問題，提供了VOF、Level Set方法；混合流問題，提供了基于歐拉-歐拉體系的均相模型，提供多種懸浮顆粒模型；離散相流體問題，提供歐拉-拉格朗日模型，可以求解單向耦合、雙向耦合、耦合傳熱、顆粒-壁面相互作用；先進的相變模型，包括直接相變模型和基于經驗公式的相變模型，且所有模型均有相關驗證支持，穩定可靠。
冷凝
霧化
可壓縮流體：在反應堆設計中，考慮流體的可壓縮性對于準確模擬和預測系統的行為至關重要。尤其是在特殊工況下，管道、閥門或葉輪均可能出現空化現象，VirtualFlow在解決該類問題上有以下優勢：精確可靠的可壓縮模型；豐富的多相流模型及相變模型；全面的空化模型；單插值/雙插值/PR方程等多樣的變密度表達方式。
空化
超臨界問題
CFD仿真技術不僅為核電站的設計、建造提供了寶貴的參考依據，更為核電站的運行和維護帶來了前所未有的便利。
展開 中國紡織工程學會會員赴日本開展學術交流
本屆論壇聚焦紡織供應鏈效應、納米粒子應用于超靈敏傳感器技術、無紡天然纖維增強材料的機械易燃性和聲學性能、數碼紡織品的最新發展趨勢、生物纖維的結構及功能一體化、從碳纖維增強塑料中回收碳纖維的技術、紡織超臨界二氧化碳染色展望、巴黎紡織醫學和數字技術文化的結合、滌綸纖維的結構發展和強度及復合材料的自動制造和4D打印等議題，與會代表在報告后還進行了實物觀摩、提問和討論。
會后，團組成員參觀了豐田工業技術紀念博物館。該館是豐田集團利用其發祥地——原豐田紡織公司總部的廠房遺址建設的專業性博物館。成立于1994年，由豐田集團等13家公司共同設立，豐田佐吉于1911年發明的環狀大圓機就是在這里。紀念館主要由大廳、紡織機械館、汽車館、技術樂園、豐田集團館組成。紡織機械館展示了紡紗機和織布機技術的基本原理以及紡織機械技術的演變。展館從原始的紡織工具、最早的動力機械直到最新的紡織技術的豐富多彩的實物，許多機械都可以現場操作演示，織出多種形式的面料。
14-15日，團組成員專門赴福井大學考察，在產學研合作中心實地參觀了超臨界染色設備及最新的紗線和面料樣品，見證了其技術先進性和產品品質。該染色技術和工藝目前在世界范圍內處于領先水平，給國內印染企業帶來很多啟發，在染料、助劑、設備構造、產品穩定性和生產效率方面，團組成員都與日方專家進行了探討。
展開 鄭大申長雨院士、劉春太教授團隊米皓陽教授課題組《Nano Energy》：超臨界CO2發泡助力摩擦納米發電機的綠色制造
利用真空熱壓工藝和超臨界二氧化碳(scCO2)發泡技術，通過在內部嵌入不銹鋼網電極，一次成型具有凹凸陣列表面結構的多孔熱塑性聚氨酯(TPU)泡沫，并使用硅橡膠（Ecoflex）薄膜作為負極材料組裝了納米發電機與自供能柔性傳感器。DS-TENG將電極包埋與發泡材料內，不僅有效保護了電極，而且還實現了復合泡沫兩側微結構的同時利用，使單電極器件達到了雙電極器件的性能。而表面的凹凸陣列結構提供了電荷轉移的空氣層，起到了自支撐作用，顯著提升了DS-TENG的柔性和穩定性。通過長期的酸堿環境處理和4Hz頻率下高達50000次的循環測試，證實DS-TENG具有超高的耐久性和穩定性。最后，文章展示了DS-TENG作為自供能傳感器在監測人類行走步態和步頻，坐姿行為，以及協助拳擊手訓練方面的應用潛力。
圖1 a) DS-TENG的制備工藝b)不同目數不銹鋼網電極制備的TPU泡沫前后視圖照片c) DS-TENG組件示意圖d)單面和雙面TENG電位分布仿真結果e) DS- TENG從完全壓縮狀態恢復到釋放狀態時摩擦電勢變化的仿真結果f) Isc, g) Voc, h) Qsc單面和雙面TENG輸出對比。
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