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J-GLOBAL ID：202202283739687469   整理番号：22A0940045

二酸化炭素のDirect Air Capture(DAC)法のコストと評価(Vol.3)-吸着剤の性能評価-

Cost Evaluation of Direct Air Capture (DAC) Process (Vol. 3): Evaluation of adsorption heat and capacity of DAC sorbent

資料名： 低炭素社会の実現に向けた技術および経済・社会の定量的シナリオに基づくイノベーション政策立案のための提案書(Web)  (低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書(Web))
巻： FY2021-PP-02  ページ： WEB ONLY  発行年： 2022年03月 
JST資料番号： U0993A  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： DACに用いるsorbentの性能評価を目的として,メソポーラスシリカ表面上のアミン分子に吸着したCO₂の構造と吸着熱をONIOM法により評価した。ONIOM法のHigher layerにはAPFD/6-311+G(2d,p)を,Lower LayerにはB3LYP/6-31G(d)もしくはAPFD/STO-3Gを用いた。最適化構造の基準振動数と自由エネルギーからCO₂の吸着平衡定数と被覆率を評価した。アミン分子とシリカ表面の相互作用が小さい場合,室温付近の平衡定数は小さく,大気中の低濃度(400ppm)のCO₂を捕集することはできない。シリカ表面上のアミン面密度が大きく,隣接するアミン分子同士と表面のOH基が相互作用する場合にDACに適用可能な吸着構造が見出された。吸着熱が71kJ/molの構造ではアミン効率0.2程度で,また吸着熱が86kJ/molの構造ではアミン効率0.5程度で400ppmのCO₂を捕集できる。吸着熱をより小さくしてCO₂脱離回収に要するエネルギーを低減するためには,単純なLangmuir機構ではない新しい機構に基づく吸着剤の開発研究が必要である。(著者抄録)

シソーラス用語： 二酸化炭素 ,  *吸着 ,  *多孔性 ,  *二酸化ケイ素 ,  吸着熱 ,  *応用プログラム ,  密度汎関数法 ,  構造最適化 ,  表面構造 ,  吸着剤 ,  被覆率 ,  平衡定数 ,  *二酸化炭素回収
準シソーラス用語： B3LYP法 ,  CO2捕集 ,  メソ多孔性 ,  *ONIOM法 ,  吸着構造

分類 (2件)： 物理的手法を用いた吸着の研究  (CB12043P) ,  排ガス処理法  (SC04020W)

引用文献 (28件)：

• E.S. Sang-Perez, C.R. Murdock, S.A. Didas and C.W. Jones, “Direct Capture of CO₂ from ambient air”, Chem. Rev., 116, 11840-11876 (2016).
• D. Krekel, R. C. Samsun, R. Peters, and D. Stolten, “The Separation of CO₂ from Ambient Air-A Technoeconomic Assessment”, Appl. Energy 218, 361-381 (2018).
• H. Azarabadi and K. S. Lackner, “A Sorbent-focused Techno-economic Analysis of Direct Air Capture”, Appl. Energy 250, 959-975 (2019).
• X. Shi, H. Xiao, H. Azarabadi, J. Song, X. Wu, X. Chen, and K. S. Lackner, “Sorbents for the Direct Capture of CO₂ from Ambient Air”, Angew. Chem. Int. Ed., 59, 6984-7006 (2020).
• D. W. Keith, G. Holmes, D. S. Angelo, and K. Heidel, “A Process for Capturing CO₂ from the Atmosphere”, Joule 2, 1573-1594 (2018).

タイトルに関連する用語 (6件)： 二酸化炭素 ,  DAC ,  法 ,  評価 ,  吸着剤 ,  性能評価