長期サイクル安定性を向上させた先進の高温CO吸着剤

Advanced High-Temperature CO Sorbents with Improved Long-Term Cycling Stability.

• N Nityashree
• G V Manohara
• M Mercedes Maroto-Valer
• S Garcia

抄録

炭酸化効率が高く、循環安定性に優れた新規な吸着剤を開発することは、人為的なCOを回収するための有望なルートである。本研究では、グリーン合成法を用いて、不活性雰囲気下でMgOを安定化し、生成した炭素を担持したCaO系吸着剤を合成した。CaO の安定化には、MgO の量を 10～30 wt % の範囲で変化させた。担持された混合金属酸化物(MMO)吸着材は、650℃の大気圧下で、COリッチ(86% CO)及びリーン(14% CO)ガス流下で高温のCOを捕集するためのスクリーニングを行った。これは、石灰石由来のCaO(L-CaO)吸着材のCO捕捉能力(22.8wt%)を上回るものであった。また、すべての合成MMO吸着剤は、基準となるL-CaO吸着剤と比較して、より高い捕捉能力とサイクル安定性を示した。g-CaMgO吸着剤は高い炭酸化効率とサイクル安定性を有しているため、COリーン条件下で100回の炭酸化/再生サイクルを5分ずつ行った。その結果、g-CaMgO吸着剤は、優れたCO回収能力とサイクル安定性を示し、100サイクル後も初期の回収能力の約65%を保持していた。

Developing novel sorbents with maximum carbonation efficiency and good cycling stability for CO capture is a promising route to sequester anthropogenic CO. In this work, we have employed a green synthesis method to synthesize CaO-based sorbents suitably stabilized by MgO and supported by generated carbon under inert atmosphere. The varied amounts (10-30 wt %) of MgO were used to stabilize the CaO. The supported mixed metal oxide (MMO) sorbents were screened for high-temperature CO capture under CO rich (86% CO) and lean (14% CO) gas streams at 650 °C and atmospheric pressure. The MMO sorbents captured 53-63 wt % of CO per gram of sorbent under 86 and 14% CO, accounting for about 98% carbonation efficiency, which outperforms the CO capture capacity of limestone derived CaO (L-CaO) sorbents (22.8 wt %). All of the synthetic MMO sorbents showed greater capture capacity and cyclic stability when compared to benchmark L-CaO. Because of the high carbonation efficiency and cycling stability of g-CaMgO sorbent, it was tested for 100 carbonation/regeneration cycles of 5 min each under CO lean conditions. The g-CaMgO sorbent showed exceptional CO capture capacity and cycling stability and retained about 65% of its initial capture capacity after 100 cycles.