undefined

Improving adsorption-based direct air capture performance through operating parameter optimization

Julkaisuvuosi

2023

Tekijät

Luukkonen, Aaro; Elfving, Jere; Inkeri, Eero

Tiivistelmä

Direct air capture (DAC) of CO2 through adsorption is a promising technology for mitigating climate change, but its high cost presents a significant challenge to large-scale implementation. To address this issue, this study presents a dynamic fixed-bed model of the closed-inlet temperature-vacuum swing adsorption (TVSA) process and investigates the impact of various operating and model parameters on DAC performance via dynamic simulation. The results indicate that optimizing the durations of the adsorption and regeneration phases is crucial for improving cyclic DAC performance. Maximizing the working capacity by driving both phases towards near-equilibrium conditions generally leads to the lowest specific energy requirement (SER), while cutting the adsorption phase earlier increases the CO2 productivity. Additionally, appropriate choices of operating parameters, such as feed gas velocity and vacuum pressure, can significantly improve DAC process performance. Furthermore, placing the DAC unit in a location with favourable temperature and humidity conditions, affordable heat source, and elevated CO2 concentration can greatly enhance the process and its cost-effectiveness. These individual approaches have the potential to multiply productivity and decrease SER by increasing the working capacity, shortening the cycle duration, and minimizing the absolute energy consumption. However, optimizing the DAC process necessitates careful consideration of trade-offs between productivity, SER, and various constraints. These insights, along with the developed model, can provide a valuable basis for further advancement of DAC technology.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Luukkonen Aaro Orcid -palvelun logo

Elfving Jere

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

471

Artikkelinumero

144525

Julkaisu­foorumi

53301

Julkaisufoorumitaso

3

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Teknillinen kemia, kemian prosessitekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1016/j.cej.2023.144525

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä