美能源部向27个开发推进碳捕集技术项目授予7200万美元

美能源部向27个开发推进碳捕集技术项目授予7200万美元

美国能源部(DOE)宣布了约7200万美元资助用于支持碳捕集技术的开发和进步。在这项分担成本的研发(R&D)下,美国能源部将向9个新项目提供5100万美元的资助,这些项目涉及煤炭,天然气和工业能源。美国能源部向18个项目授予总计2100万美元的奖励,这些技术用于从大气中去除二氧化碳,该过程称为“直接空气捕获”(DAC)。

通过美国能源部的碳捕集,利用和封存研发计划,化石能源办公室拥有全面的技术解决方案组合,可帮助将CO 2排放保持在大气之外。这些研发工作中的许多工作都可以应用于能源和工业领域。

在第一个FOA(DE-FOA-0002187),捕获研究与开发(R&D):基于煤和天然气的烟气的工程规模测试以及工业来源的初始工程设计中,美国能源部选择了9个项目,获得5,100万美元的资金分担研发费用。这些努力旨在设计初步的工程研究,以开发技术捕获作为工业现场制造副产品而产生的CO 2

国家能源技术实验室将管理选定的项目,这些项目属于两个感兴趣的领域(AOI)。

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AOI 1(子主题1.1):工业来源的CO 2捕获和压缩

  • 通过从高炉煤气中捕集CO 2来生产低碳排放钢。美国安赛乐米塔尔计划在其位于印第安纳州伯恩斯港的工厂设计一种工业规模的解决方案,用于从高炉炼钢作业中捕获碳。这项工作将集中于设计一种碳捕集系统,该系统能够捕集高炉煤气中50%至70%的CO 2排放。它还将帮助开发用于钢铁行业的减碳技术。
    DOE资金:$ 1,487,794; 非DOE资金:$ 371,949;总计:$ 1,859,742
  • LH CO 2 MENT科罗拉多项目。Electricore将寻求为位于科罗拉多州拉法基的Holcim水泥生产设施完成碳捕集的初步工程分析设计。该项目将采用Svante的VeloxoTherm吸附剂为基础的燃烧后碳捕集技术,并旨在从烟道中去除CO 2。水泥窑的气体和天然气蒸汽发生器。目标是加快实施每年可捕获200万吨CO 2的系统
    DOE资金:$ 1,500,000;非DOE资金:$ 430,524;总计:$ 1,930,524
  • 水泥厂Polaris膜CO 2捕集系统的工程设计。膜技术与研究(MTR)公司将在德克萨斯州新布朗费尔斯的CEMEX Balcones水泥厂准备一项初步的工程设计研究,以使用商业规模的膜CO 2捕集技术。在与能源部的先前工作中,MTR通过小型工程规模的测试和研究,为燃煤电厂提供了先进的膜式CO 2捕集技术。此外,敏感性研究表明,当烟道气中的CO 2含量较高时,例如水泥厂和其他工业来源中发现的CO 2含量更高时,膜捕集方法更具吸引力。
    DOE资金:$ 1,493,318; 非DOE资金:373,329美元;总计:$ 1,866,647
  • 林德-蒸汽甲烷重整H 2厂的Linde-BASF CO 2捕集技术工程设计。普莱克斯将在洛杉矶康沃尔特的商业蒸汽甲烷重整(SMR)制氢厂完成Linde-BASF CO 2捕集系统的初步工程设计研究。该工厂将是世界上最大的工厂之一。其CO 2捕集和压缩操作将设计为从SMR工艺产生的烟气流中回收至少90%的CO 2
    DOE资金:$ 1,500,000;非DOE资金:405,328美元;总计:$ 1,905,328

AOI 1(子主题1.2):乙醇工厂的CO 2捕集和压缩

  • 从乙醇设施中捕集CO 2的初步工程和设计。北达科他州大学能源与环境研究中心(北卡罗来纳州大福克斯)将完成混合捕集系统的初步工程设计,并估算翻新Red Trail Energy乙醇工厂的相关费用。目的是开发一种新颖的系统,该系统每年处理200,000吨的CO 2,其中包括生物处理过程中的CO 2捕获和压缩,以及利用胺吸收技术捕获天然气锅炉产生的CO 2
    DOE资金:$ 1,499,954; 非DOE资金:$ 375,000;总计:$ 1,874,954

AOI 2(子主题2.1):天然气烟道气的碳捕集测试

  • 雪佛龙天然气碳捕集技术测试项目。雪佛龙使用Svante的VeloxoThermTM碳捕集技术来设计,建造,调试和测试工程规模的碳捕集工厂。该工厂将在加利福尼亚油田的实际条件下运行至少两个月的连续稳态测试。该测试将使项目参与者能够收集数据,以进一步扩大碳捕集技术的规模。
    DOE资金:1300万美元;非DOE资金:$ 3,272,127;合计:$ 16,272,127
  • NGCC烟气中转化溶剂的工程规模演示。ION Clean Energy Inc.将在美国加利福尼亚州匹兹堡市商业调度的天然气联合循环发电厂Los Medanos能源中心的烟气支流中展示其具有增强稳定性技术的低成本ICE-31溶剂。项目团队将设计,建造和运行一个工程规模的试验系统,该系统每天将捕获10吨CO 2
    DOE资金:1300万美元;非DOE资金:$ 3,906,839;合计:$ 16,906,839

AOI 2(子主题2.2):煤烟气或煤和天然气烟气的碳捕获测试

  • 用于燃烧后捕集的贫溶剂的工程规模测试。电力研究所(Electric Power Research Institute Inc.)旨在证明新型贫溶剂在燃烧后从煤和天然气衍生的烟道气中去除CO 2的性能。项目团队将开发一种经济有效的方法,用于合成足够量的溶剂,以在国家碳捕集中心进行0.5 MWe规模的测试。然后将进行修改,以使用用于煤和天然气烟道气的溶剂进行测试活动,并对电厂中溶剂的全面部署进行技术经济分析以及环境健康和安全风险评估。
    DOE资金:$ 4,129,607; 非DOE资金:$ 1,032,411;总计:$ 5,162,018
  • 用于CO 2捕集的转化膜技术的工程规模设计和测试。 气体技术学院(GTI)将使用俄亥俄州立大学的转化膜工艺设计并构建一个工程规模的CO 2捕集系统。GTI还将在怀俄明州综合测试中心对烟气进行测试,以证明连续稳定状态运行至少两个月,并收集数据以进一步扩大工艺规模。该项目将尝试实现DOE的转型性碳捕集性能目标,即以每吨30美元的成本获得95%CO 2纯度的CO 2捕集。 DOE资金:1300万美元;非DOE资金:$ 3,250,000;总计:$ 16,250,000

美国能源部还选择了18个项目,根据第二个FOA(DE-FOA-0002188)“直接从大气中捕获二氧化碳的新颖研究与开发”获得2100万美元。这些项目将专注于开发用于直接空气捕获的新材料,并将完成现场测试。

国家能源技术实验室将管理选定的项目:

  • 使用新型结构化吸附剂进行直接空气捕获。Electricore计划建造和运行一个每天30千克的DAC系统,该系统将Climeworks的工艺和硬件与Svante的转化型结构化吸附剂层压过滤器相结合,从而改进了工艺,并确定了此DAC配置的最佳选择。现场测试将在加利福尼亚州的可再生能源发电站进行,以收集有关实际条件下新工艺和材料组合的运行数据。数据将用于建议技术经济学和该技术的生命周期分析。
    DOE资金:$ 2,500,000; 非DOE基金:712,880美元; 合计:$ 3,212,880
  • 先进的集成网状吸附剂涂层系统,用于从大气中捕获CO 2GE Research计划开发“一种先进的集成网状吸附剂涂层系统,以从大气中捕获CO 2(AIR2CO 2)”。该团队的主要目标将是展示一个AIR2CO 2材料系统,该系统将先进的金属有机骨架吸附剂和吸附剂粘结剂浆液涂料结合在一起,以捕获和释放大气中的CO 2
    DOE资金:799,981美元;非DOE资金:$ 199,995;总计:$ 999,976
  • 在实际的直接空气捕获条件下进行MIL-101(Cr)-胺吸附剂评估。Georgia Tech Research Corporation计划开发和测试粉末形式,复合聚合物/ MOF纤维中以及整料表面上的MIL-101(Cr)基吸附剂。该项目的实验部分将合成并表征粉末,纤维和整体式基于MIL-101(Cr)的吸附剂。如果成功的话,开发适用于更多样化气候范围的DAC材料将使DAC技术目前有限的发展朝着全球部署的方向发展。
    DOE资金:$ 755,166;非DOE资金:$ 191,482;总计:$ 946,648
  • 演示了连续运动直接空气捕获系统。Global Thermostat Operations,LLC计划对拟议的连续运动系统的独特机械组件进行原型设计,完善工艺步骤并支持工厂工艺设备,评估对材料寿命的影响,评估所需的资本设备和相关成本,最后确定关键因素性能指标。团队的最终目标是推动最有希望的过程改进,其中DAC工厂以连续方式而非分批方式进行操作。
    DOE资金:$ 2,499,996; 非DOE资金:$ 850,000;合计:$ 3,349,996
  • 用于直接捕获二氧化碳的碱度浓度摆动的实验演示。哈佛大学计划对从空气中捕获CO 2并释放到浓CO 2环境中的新工艺进行实验演示。该方法涉及升高和降低廉价的碱性水溶液的碱度,这改变了溶解无机碳的浓度和溶解的无机碳在溶液内化学物种之间的分配。
    DOE资金:720,048美元;非DOE资金:$ 180,858;总计:900,906美元
  • 用于从环境空气中分离二氧化碳的高性能混合聚合物膜。InnoSense,LLC计划开发用于DAC应用的高CO 2渗透性,超薄和选择性混合聚合物膜。研究人员将通过实验室规模的实验来了解膜性能(例如厚度,渗透性,选择性等)和处理条件(例如温度,压力,湿度,气体成分,流速等)的影响,从而实现工艺优化和过程模拟。
    DOE资金:799,998美元;非DOE资金:200,001美元;总计:$ 999,999
  • 转化型吸收剂材料,可大幅降低直接捕获空气的CO 2所需的能量。InnoSepra,LLC计划利用计算工具,材料表征和实验室规模的测试来优化先前确定的转化材料,以确定其在DAC条件下的性能。这项工作的总体目标是证明与当前最先进的DAC工艺相比,这种材料可以大大减少直接从空气中捕集CO 2的能源需求。
    DOE资金:800,000美元;非DOE资金:200,000美元;总计:$ 1,000,000
  • 结合了水和CO 2的直接空气捕获系统。IWVC,LLC计划在圣地亚哥州立大学Brawley校区的现场设计,制造和现场测试水和CO 2 DAC组合系统。该团队的最终目标是证明一种转化技术的技术和经济性能,该技术同时从空气中捕获CO 2和水。
    DOE资金:$ 2,500,000; 非DOE资金:$ 672,000;合计:$ 3,172,000
  • TRAPS:可调节,快速吸收的氨基聚合物气凝胶吸附剂,用于直接空气捕获CO 2。帕洛阿尔托研究中心计划开发用于CO 2 DAC的可调谐,快速吸收的氨基聚合物气凝胶吸附剂,这是一种用于DAC的新型固体吸附剂。这项工作的主要目标是开发一种用于DAC CO 2的固体吸附剂,该吸附剂将达到4 mmol / g的平衡吸收容量,0.15 mmol / g / min的吸收速率,并且抗氧化性比状态高7倍。最先进的聚乙烯亚胺。
    DOE资金:799,998美元;非DOE资金:200,000美元;合计:$ 999,998
  • 在多孔电纺空心纤维上的分层纳米多孔胶囊中使用捕获的小胺直接捕获空气。Rensselaer Polytechnic Institute计划开发一种创新的吸附剂结构,该结构可以将捕获的小胺捕获在嵌入DAC的多孔电纺丝中的分级纳米多孔胶囊中。拟议的吸附剂结构旨在解决与CO 2 DAC有关的挑战,包括空气中CO 2的稀释浓度,大量土地使用以及较高的总体能源使用和过程成本。
    DOE资金:800,000美元;非DOE资金:200,000美元;总计:$ 1,000,000
  • 开发用于直接空气捕获的高级固体吸附剂。RTI International计划为DAC开发两种不同的新型材料,金属有机骨架(即MOF和物理吸附)和磷树枝状聚合物(即P-树枝状聚合物和化学吸附)。项目组将集中在开发新的,健壮的,高容量,可再生的CO 2的吸附剂DAC基本上降低用于再生所需要的能量,对材料的降解(即,喷粉和剥落)抗性。
    DOE资金:800,000美元;非DOE资金:$ 200,502;总计:$ 1,000,502
  • 用于CCUS合作伙伴关系的直接空气捕获能量回收(DAC RECO 2 UP)。南部国家能源局计划扩大规模并整合已在实验室中证明的固胺CO 2吸附-解吸接触器技术。该团队的最终目标是通过在集成现场设备中测试现有DAC材料来降低DAC的成本,这些现场设备会产生纯度至少为95%的浓缩CO 2流。
    DOE资金:$ 2,500,000; 非DOE资金:651,790美元;总计:$ 3,151,790
  • 包含自组装无机纳米笼(SINC)的膜吸附剂,可通过被动冷却实现超快速直接空气捕获。纽约州立大学与布法罗大学和三聚体公司合作,计划开发高度多孔的膜吸附剂,该吸附剂包含亲CO 2聚合物和自组装无机纳米笼,可通过无电太阳能加热和辐射冷却快速变温吸附,从而实现经济可行DAC的方法。如果大规模实施,所得的实验数据将被纳入技术经济分析中,以评估该技术的可行性,经济机会以及对CO 2排放的影响。
    DOE资金:800,000美元;非DOE资金:200,000美元;总计:$ 1,000,000
  • 用于直接捕集CO 2的低再生温度吸附剂。Susteon Inc.计划开发由离子液体催化的胺掺杂固体吸附剂,这些吸附剂在80-90°C的解吸温度下有可能将CO 2的解吸速率提高几个数量级。这种吸附剂工艺的预期好处是,吸附剂再生所需的能量减少了20%以上,利用废热进行吸附剂再生的潜力,由于再生温度降低而延长了吸附剂寿命/稳定性,以及由于降低了吸附剂的更换成本增加的稳定性。
    DOE资金:799,687美元;非DOE资金:200,000美元;总计:$ 999,687
  • 用于选择性捕水的直接空气捕集的下一代纤维封装的纳米级混合材料。纽约市哥伦比亚大学的受托人计划开发一种量身定制的材料,并结合最先进的无水纳米流体溶剂和静电纺丝技术,以形成一种用于DAC的混合同轴纤维系统,该系统可以选择性地拒水。该项目团队将研究影响吸附动力学,热力学和质量传递的潜在机制,以期获得理解,从而可以调节封装的混合同轴光纤的关键参数,以在DAC中实现最佳工作条件。
    DOE资金:800,000美元;非DOE资金:200,000美元;总计:$ 1,000,000
  • 梯度胺吸收剂,用于在环境温度下低真空摆动捕获CO 2阿克伦大学与Aspen Aerogels,Inc.合作,计划确定DAC的低真空变压吸附工艺的成本效益。如果成功的话,所提议技术的开发将有助于减轻化石燃料使用中的CO 2排放对气候变化的影响。所提出的概念还可以进一步扩展到从化工和天然气工业的工艺流中分离酸性气体和含硫气体分子。
    DOE资金:800,000美元;非DOE资金:$ 200,262;总计:$ 1,000,262
  • 电化学驱动的二氧化碳分离。特拉华大学计划开发一种使用聚(芳基哌啶)(PAP)离聚物的电化学驱动CO 2分离器(EDCS)。离聚物将在环境条件下以0.4 mol / m2-hr的速率从空气中进行近乎连续的CO 2分离,其中电池电能输入<235 kJ / mol(1.49 MWh / t),热能输入为零。该小组还将对PAP离聚物中CO 2,碳酸氢盐,碳酸盐和氢氧化物的动力学,热力学和传输性质进行广泛的表征。
    DOE资金:800,000美元;非DOE资金:200,000美元;总计:$ 1,000,000
  • 直接捕集CO 2的新型材料的开发。肯塔基大学研究基金会(肯塔基州列克星敦)计划开发一种增强型去极化电膜系统。整个过程将有望从环境空气提取CO 2,向上浓缩物和再生所提取的CO 2,并且同时更新在大于30%的降低的能量消耗和足迹捕获溶剂相比状态的最先进的DAC技术。
    DOE资金:$ 699,509;非DOE资金:$ 174,904;总计:$ 874,413

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