捕獲材料之選擇

其中捕獲分離此部分的成本就佔了CCS 總成本的 75 %左右[1, 4]，由 Materials Modified

chemicals

Adsorption

capacity Conditions References Activated

Carbon

NH3 76 mg/g CO2:99%

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[42]

Zeolite - 87 mg/g CO2:10%

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[43]

MCM-41 PEI (Polyethylenimine)

112 mg/g CO2:99%

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[44]

CaO - 580 mg/g CO2:20%

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PbO - 32 mg/g CO2:99%

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[4]

ZnO - 38 mg/g CO2:99%

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[4]

Li4SiO4 - 430 mg/g CO2: 99%

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[46]

Li2ZrO3 - 180 mg/g CO2:99%

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[47]

氧化鈣除吸附量遠高於其他吸附劑之外，更有大量存在於環境中 且價格便宜的優勢，但缺點為此類材料容易於再生過程中發生劣化的

重點在於如何對氧化鈣進行適當之改質，以減緩其劣化情形。

氧化鈣在自然界中並不是一個穩定的形式，但石灰石(limestone, CaCO₃)卻大量存在於環境中，石灰石在高溫會脫附二氧化碳後會形成

Grasa and Abanades[50]以天然的石灰石進行二氧化碳反覆吸/脫 附實驗，結果顯示如圖 2-1。由圖可看出，氧化鈣對二氧化碳的吸附

令整體生成碳酸鈣的時間變長，因此出現緩慢吸附段，重量變化趨緩

[51]。

圖2-1 天然石灰石於反覆吸/脫附實驗之重量變化[50]

隨循環次數的上升，氧化鈣與二氧化碳的反應雖然仍舊有快速與 緩慢吸附段的區別，但快速吸附段的重量變化逐漸降低，整理圖2-1，

將吸附效果以利用率表示(圖 2-2)，發現氧化鈣的劣化情形於前幾次 循環中尤其明顯，至後期則趨於平緩而不再劣化，但此時的利用率僅 剩10%左右，對二氧化碳的吸附效果有限。文獻中亦發現，石灰石受 到其本身質地、純度與來源的的影響，劣化速率不盡相同，儘管部分 石灰石劣化後的利用率也不如圖2-2 中表現這麼低，但最終在吸附容 量的表現上皆與理論值相差太多，如此在實場操作時，代表必須投入 更多的石灰石去處理廢氣，成本相對上會提高不少。

考量到氧化鈣於實廠應用時，通常為處理大量的廢氣，吸附反應 時間勢必要有所控制，此時快速吸附段的表現更顯重要。由於快速吸 附段屬於氣相與固相之間的反應，其所能捕捉的二氧化碳量取決於吸 附劑之比表面積，比表面積越大將可以提供越大的二氧化碳吸附容 量，但通常較大的比表面積，可能同時也代表較低之吸附材密度與需 要較大體積的反應器，因此如何此兩者間獲得最佳的平衡，亦為研究 重點之ㄧ。

而提高吸附劑比表面積的方法之ㄧ，便是提高材料的孔隙度，如 圖2-3 所示，在孔隙度較高的氧化鈣材料中，二氧化碳更容易進入其 中，與更多的氧化鈣表面接觸，使快速吸附段的二氧化碳捕捉量增 加，如此的材料在應用上具有極大的優勢。

圖2-3 孔隙度對吸附量的影響示意圖(a)吸附前；(b)吸附後[52]