Tilbake til søkeresultatene

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering

New polymeric membranes for CO2 capture

Alternativ tittel: Nye polymermembraner for CO2-fangst

Tildelt: kr 9,7 mill.

Prosjektnummer:

254791

Søknadstype:

Prosjektperiode:

2016 - 2020

Samarbeidsland:

Prosjektets mål: Det primære målet for POLYMEM-prosjektet er å redusere kostnader, energibruk og miljømessige konsekvenser av CO2-fangst sammenlignet med eksisterende teknologier, ved å utvikle og implementere "neste generasjon" polymermembraner. Teknisk innhold: Prosjektet fremmer en tverrfaglig tilnærming som involverer grunnleggende forskning på nye polymere, organisk syntese og polymermodifisering, membranseparasjon, og prosess-simuleringer. Vår metodikk i POLYMEM er basert på modifikasjonsmetoder med CO2-file grupper for polymerer, kommersielle membraner og bruk av nye polymerer. Vi undersøker innflytelsen av polymerstruktur på fremstilling av tynnfilm komposittmembran og på CO2-transport. Membranene testes ved å bruke blandede gasser i nærvær av vanndamp som simulerer reell røykgass. Vi skal utføre holdbarhetsstudier i nærvær av SO2 og NOx og prosess-simuleringer relatert til kostnads- og prosessparameter optimalisering. Merverdi av prosjektet: Membranene er enklere, mer kompakte og mer miljøvennlige CO2 separasjonssystemer sammenlignet med andre systemer som aminabsorpsjon. Membraner er den mest fleksible løsningen når det gjelder ulike energibehov og ettermontering i eksisterende kraftverk på grunn av sin kompakte størrelse og modulære konfigurasjon / areal. I prosjektet utvikler vi nye, kostnadseffektive CO2-separasjonsmembraner med høy ytelse. Dette vil gi betydelige kostnadsreduksjoner for CO2-fangst i forhold til eksisterende membraner og absorpsjonteknologi. FoU utfordringer: FoU-utfordringene i prosjektet er relatert til utilstrekkelig forbedring av membranselektivitet, redusert permeans på grunn av kjemisk modifikasjon, og nedbrytbarhet av membraner. Våre resultater vil effektivt redusere disse FoU-utfordringene. Forskningsmetodene som skal brukes, er basert på komplementær kompetanse og kunnskap hos hver deltaker. Resultater og framdrift så langt: Den vitenskapelige aktiviteten følger prosjektplanen ved å optimalisere fremstillingsmetoden for membraner Vi fokuserer nå på å skreddersy fremstillingsmetoden for membraner, karakterisering og publisering av resultater.. Karakterisering av membranenes sammensetning og struktur utføres parallelt ved SEM-bilder, infrarødspektroskopi, og kjernemagnetisk resonans for å forstå og optimalisere fremstillingsprosedyren, og korreleres med gasspermeasjons-resultatene. Vi tester CO2 permeabilitet og CO2/N2 selektivitet med blandingsgasser 10% CO2/N2 og vanndamp som simulerer ekte røykgass med lavt trykk (1.2-5 bar). Våre resultater frem til nå viser at for noen membraner har vi oppnådd permeabilitet godt over de beste membranene som er rapportert i litteratur: CO2 permeabilitet fra 300 til1000 Barrer og CO2/N2 selektivitet fra 150 til 1000. Vi er i ferd med å patentere noen av membranene og skrive artikler basert på resultater. NTNU-doktorgradsstudenten i prosjektet, Jing Deng, skrev doktorgradsavhandlingen som ble forsvart med suksess i 17 januar 2020.

The project increased interdisciplinary research in the fields of CO2 capture, membranes, chemical engineering and international collaboration via participations to conferences. The project developed more efficient membranes, which will thus help achieve the goals of reducing CO2 emissions. The project educated 1 PhD student, 3 master students at NTNU contributing to education of a new generation of researchers, scientists and engineers. The results were disseminated by peer reviewed articles (5 published, 3 submitted and 2 in preparation), 23 presentations and a patent application(WO2019/212360A1. The PhD Jing Deng developed a membrane preparation implemented in the CLIMIT IPN project by the company CondAlign. We obtained separation performances above those reported in literature: CO2 permeability of 300-1000 Barrer and CO2/N2 selectivity from 150 to 1000. The result makes us confident in industry interest for upscaling of membranes in a KNP/ IPN project and licensing the technology.

POLYMEM will develop new and high performance CO2 separation membranes that will provide significant cost reductions for CO2 capture compared to existent technologies: cost <40 $/ton CO2, efficiency penalty <8%. The project aims for education of 1 PhD and 3 Master students within CO2 capture technology and comprises international and national cooperation. We will develop 2-3 novel membranes with a CO2 permeance >2 m3 (STP)/(bar m2 h) and CO2/N2 selectivity >100,above state-of-the-art, tested with synthetic flue gas and industrial process conditions. Our multidisciplinary approach is based on chemically modifying in a precise and controlled manner polymers and membrane surfaces known to have the highest reported CO2 permeability but low selectivity and use of novel polymers such as rubbery organic frameworks and hydrophilic triblock copolymers. The main challenge is to obtain sufficient enhancement of CO2/N2 selectivity without decreasing the CO2 permeability present already. This will be mitigated by using several polymers, well established modifications methods and the excellent expertise of participants. POLYMEM consists in 6 interactive work packages (WP). WP1 will develop new polymers by synthesis and chemical modification for membranes fabrication in WP2. The membranes obtained in WP2 will be tested by gas permeation and durability in WP3. The feedback from WP2, membranes, will be used for polymers selection and optimization in WP1 and the feedback from WP3, gas permeation testing, will be used both in WP1 polymers and WP2 membranes for material selection and membrane optimization. In WP4 process simulations will be conducted and the feedback will be used for membrane optimization in WP3. WP5 covers project management and WP6 dissemination of results. We aim to implement the research in industry by upscaling the optimized membranes in a next stage (later projects) with involvement of membrane producers (Air Products) and end-users (STATOIL, NORCEM.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering