控制吸收過程中的溫度，對于二氧化碳捕獲非常關(guān)鍵。3D打印設(shè)備中集成的熱交換功能，可以減少色譜柱中的局部溫度峰值，有助于提高二氧化碳的捕集效率。

起到熱交換功能的冷卻通道就隱藏在3D打印設(shè)備的內(nèi)部。3D打印設(shè)備直徑為20.3厘米，高度為14.6厘米，總流體容量為0.6升。研究團隊并未揭示采用的是哪種鋁合金材料，但表示具有高導(dǎo)熱性和結(jié)構(gòu)強度。當然，該設(shè)備還可以采用其他材料進行增材制造，例如新興的高熱導(dǎo)率聚合物。

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研究團隊在發(fā)表的研究論文中展示了這一3D打印設(shè)備為吸收塔二氧化碳捕獲能力所帶來的提升。他們進行了兩個單獨的實驗，一個改變含二氧化碳的氣體流量，另一個改變MEA溶劑的流量。這些實驗旨在確定哪種操作條件將對碳捕獲效率產(chǎn)生比較大的好處。兩項實驗均***提高了碳捕獲率，并證明了捕獲程度始終取決于氣體流速。該研究還顯示了在二氧化碳濃度為20％時的捕獲峰值，根據(jù)操作條件，捕獲率增加的百分比范圍為2.2％至15.5％。

未來的研究將集中在優(yōu)化操作條件和設(shè)備的幾何形狀上，以在碳捕獲吸收過程中產(chǎn)生更多的改進。

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3D打印設(shè)備中集成了熱交換結(jié)構(gòu)與質(zhì)量交換器。研究團隊對這種3D打印設(shè)備進行了測試。3D打印設(shè)備被安裝在一個1米高，8英寸寬的吸收塔中，吸收塔由七個商用不銹鋼填料組成，3D打印設(shè)備被安裝在不銹鋼填料元件之間的色譜柱上半部分。

受限于制造工藝，傳統(tǒng)吸收塔填料外部幾何形狀復(fù)雜，并且很難集成熱交換功能。3D打印設(shè)備也屬于吸收塔中的填料元件，優(yōu)勢是能夠在不增加體積和外部幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的前提下進行功能集成，即相當于填料元件中集成了熱交換器和質(zhì)量交換器。

研究團隊稱之為3D打印增強型設(shè)備。那么，有了這種功能集成的3D打印設(shè)備，二氧化碳吸收塔的功能得到了哪些增強呢？根據(jù)ORNL 實驗室的描述，3D打印設(shè)備所具有的原位冷卻功能增加了二氧化碳氣體的液態(tài)轉(zhuǎn)化量，使氣流和液體流之間的接觸表面積比較大化，從而增強了質(zhì)量傳遞。

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