美国研究人员利用计算机模拟来增加碳捕获在电厂的流感。计算机模拟显示分子候选人最擅长把二氧化碳、氮分子从发电厂和其他温室气体的流感。
研究人员从美国能源部(DOE)的劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室),明尼苏达大学和加州大学伯克利分校(UC)已经开发出开创性的造型。
第一次的造型提供了准确模拟烟气和一种特殊的gas-capturing分子系统称为有机框架(mof)交互。
系统应该加快寻找更具成本效益和有效的方法来烧煤不增加气候变化。
造型的发展是由明尼苏达大学的化学教授劳拉Gagliardi Berend Smit,谁是一个国际专家分子模拟。他还拥有与伯克利实验室材料科学部门共同任命和加州大学伯克利分校,导演伯克利的能源前沿研究中心。
Berend Smit说,“我们已经开发出一种新颖的计算方法,较准确力场参数描述分子势能的系统——正确预测二氧化碳的吸附和分子氮通过财政部开放金属网站。
“所有先前的尝试开发这样一个方法失败,大多数人放弃了,但我们的模型适用于广泛的系统,可以用来预测的属性开启位置财政部尚未合成。”
两人在《华尔街日报》写了一篇论文化学性质描述研究,题为从头开始碳捕获在开启位置有机框架。
合作者Li-Chiang林,谢尔盖•Maximoff Allison Dzubak,约瑟夫·斯威舍Jihan金姆和罗伯塔Poloni。
美国拥有世界上最大的煤炭可采储量估计,很可能燃煤发电厂仍将发电的重要来源。
但有人担心燃烧煤炭燃料全球气候变化,因此迫切需要具有成本效益的方法从流感之前消除温室气体进入大气中。
当前技术提出了基于胺或其他分子系统,但会用大约三分之一的能源产生的发电厂。这种所谓的“寄生能量”将迅速增加的电力成本。
财政部晶体分子系统作为存储容器,像海绵捕捉和控制二氧化碳和其他气体。他们有一个金属氧化物中心,周围是有机分子“链接”,形成一个非常多孔三维晶体框架。
溶剂分子时财政部形成,然后被删除,一个不饱和金属“开放”网站MOF形成很强的亲和力的二氧化碳。
Berend Smit解释说,“财政部有一个非常巨大的内表面积,与其他常见的吸附剂相比,承诺非常具体的定制他们的化学和能源成本可能大大降低寄生在燃煤发电厂。
“然而,有潜在的数以百万计的变体mof既然从实用的角度来看我们只能合成这些材料只有很小一部分,寻找正确的可能需要数年时间。这次我们的模型保存,使我们能够合成只有那些是最理想的。”
创建的力场模型来预测吸附性能的其他财政部常常低估属性打开金属站点mof的两倍。原因是打开金属网站从财政部,财政部实施不同的化学环境力场模型时考虑最初发展。
Berend Smit和他的团队克服了开放网站的挑战财政部通过量子化学计算和计划基于非实证模型势(NEMO)方法。
“NEMO方法下,电子相互作用能从量子化学计算分解为各种因素,如静电排斥,分散等等,“Berend Smit说。
”模型我们开发我们能够繁殖实验吸附等温线的二氧化碳和氮分子和正确预测混合物等温线在mg -财政部- 74的烟气条件,开放的金属网站财政部已成为一个最有前途的二氧化碳捕获。”
Smit和他的同事打算继续和发展力场模型广泛的组合不同的金属、拓扑和连接器。
他们已经开始工作模型应用于新的amine-based系统,可以将二氧化碳从烟道排气。
这项研究是由美国能源部科学办公室,部分是通过气体分离,中心能源前沿研究中心,美国能源部高级研究项目署能源和德意志Forschungsgemeinschaft。
研究人员使用伯克利实验室的国家能源研究科学计算中心和分子铸造。
