电力与工业是现代社会的基础，电力与工业部门产生了约占全球70%的温室气体排放，而CO2捕集、利用与封存技术（CCUS）将在电力与工业部门的碳减排方面起到至关重要的作用。鉴于此，本书聚焦于高温化学吸附捕集CO2这一极具潜力的碳捕集技术开展了系统性的研究工作，主要内容包括：高效粉体CO2吸附材料合成，研究了吸附剂碳酸化/再生反应特性，分析了吸附剂活性、稳定性与经济性；耐磨损吸附颗粒成型方法，对吸附颗粒反应活性与机械性能等物化特征进行了全面分析，并提出了强化吸附颗粒性能的技术方法；吸/脱附反应热力学与动力学特性，对锂基材料吸脱附CO2热力学平衡边界与再生动力学过程进行了研究，并分析了硫酸化作用下的钙基材料吸附反应动力学特性；CO2捕集过程气/固杂质影响及其机制，研究了碳酸化/硫酸化竞争反应、水蒸气对再生过程的催化机理、煤灰在材料吸附/再生阶段的作用机制；基于高温化学吸附的脱碳体系，围绕脱碳系统流程重构与高值化应用进行了具有脱附反应原位供热特征的钙-铜联合循环、以及CO2捕集/转化一体化研究。本书适合能源动力、环境工程等专业的本科生、研究生，以及从事相关研究、设计、生产的科研人员参考。
第1章绪论1
1.1能源消费与CO2排放状况1
1.1.1能源消费结构1
1.1.2CO2排放分析3
1.2CCUS技术与应用4
1.2.1CCUS技术概述5
1.2.2CCUS项目概况6
1.3CO2高温吸附技术基础8
1.3.1CO2高温吸附技术概述8
1.3.2钙基CO2吸附技术14
1.3.3锂基CO2吸附技术18
1.4本章小结21
参考文献22
第2章高效粉体CO2吸附材料合成研究28
2.1不同前驱体合成钙基CO2吸附材料研究28
2.1.1吸附剂制备与性能测试29
2.1.2铝酸钙水泥中钙组分作用分析30
2.1.3合成吸附剂性能分析31
2.1.4CO2吸脱附循环稳定性34
2.2多元金属氧化物制备钙基CO2吸附剂35
2.2.1溶胶-凝胶合成与基础表征36
2.2.2合成材料的CO2吸脱附特性39
2.2.3苛刻条件下循环吸脱附分析40
2.2.4吸附剂微观结构演变分析41
2.2.5合成材料CO2吸附性能对比43
2.3废旧锂离子电池制备低成本Li4SiO4吸附剂44
2.3.1LIBs热解与吸附剂合成45
2.3.2锂前驱体与吸附剂性质46
2.3.3Li4SiO4材料CO2吸脱附性能47
2.3.4CO2吸脱附稳定性分析50
2.3.5锂吸附剂性能比较与经济性分析51
2.4本章小结52
参考文献53
第3章耐磨损吸附颗粒成型方法与性能评价57
3.1有机钙前驱体制备钙基CO2吸附颗粒57
3.1.1原材料和吸附颗粒制备方法58
3.1.2颗粒吸脱附与磨损特性测试58
3.1.3吸附颗粒形貌与孔结构分析59
3.1.4吸附颗粒CO2吸脱附循环特性61
3.1.5颗粒磨损特性分析65
3.1.6吸附颗粒综合性能评估66
3.2黏结剂辅助钙基CO2吸附颗粒成型研究67
3.2.1黏结剂与造孔剂热解特性67
3.2.2吸附颗粒物相与孔结构分析68
3.2.3黏结剂影响吸附颗粒基础特性70
3.2.4磷酸镁添加量的影响特性73
3.2.5预煅烧温度的影响规律75
3.2.6造孔剂和黏结剂的作用机制77
3.3正硅酸锂基吸附颗粒成型与性能研究78
3.3.1粉体正硅酸锂CO2吸附性能78
3.3.2成型颗粒的CO2吸脱附性能80
3.3.3吸附颗粒孔结构与形貌特征81
3.3.4吸附颗粒机械性能评价84
3.3.5锂基吸附颗粒性能对比分析85
3.4本章小结87
参考文献88
第4章CO2吸/脱附反应热力学与动力学92
4.1正硅酸锂吸/脱附CO2热力学平衡边界92
4.1.1吸附剂制备与性能测试92
4.1.2热力学计算方法93
4.1.3锂基吸附剂物相特征分析93
4.1.4各因素影响下吸脱附平衡特性94
4.1.5热力学分析与平衡关联式100
4.2锂基吸附剂脱附再生动力学特性研究102
4.2.1吸附剂制备与基础特性103
4.2.2脱附基础特征及动力学方程105
4.2.3本征反应的幂律模型拟合107
4.3硫酸化作用下的碳酸化反应动力学研究109
4.3.1硫酸化影响CO2吸/脱附循环特性109
4.3.2吸附剂的基础理化性质111
4.3.3新鲜吸附剂碳酸化反应动力学112
4.3.4循环材料的碳酸化反应动力学114
4.4本章小结117
参考文献118
第5章CO2捕集过程杂质影响与作用机制121
5.1吸附过程碳酸化/硫酸化竞争反应数值模拟121
5.1.1单颗粒耦合模型构建方法121
5.1.2吸附剂参数测定与模型验证126
5.1.3并行碳酸化/硫酸化颗粒基础行为127
5.1.4反应工况影响碳酸化/硫酸化特性129
5.1.5颗粒参数影响碳酸化/硫酸化特性131
5.2水蒸气加速吸附剂分解再生特性与机理133
5.2.1实验系统与测试过程134
5.2.2水蒸气浓度的影响特性分析135
5.2.3水蒸气加速碳酸钙分解的量化计算137
5.2.4水蒸气在CaCO3(10-14)表面吸附位点138
5.2.5水蒸气在CaCO3(10-14)表面反应过程140
5.3煤灰影响CO2吸/脱附特性与作用机制145
5.3.1烟气夹带煤灰影响吸/脱附特性145
5.3.2富氧燃烧煤灰影响吸/脱附特性分析149
5.3.3吸附剂孔结构分析153
5.3.4吸附剂形貌演变及煤灰元素迁移154
5.3.5煤灰与吸附剂的相互作用机制156
5.4本章小结158
参考文献160
第6章基于高温化学吸附的脱碳体系研究162
6.1Ca-Cu联合化学合循环再生过程反应动力学匹配162
6.1.1Ca-Cu联合化学循环研究概述162
6.1.2反应动力学测试方法165
……
