通过流量和压力调节优化从海水中捕获二氧化碳
从大气中提取二氧化碳与从海洋中提取二氧化碳
目前，直接空气捕获系统的工作原理是直接从空气中提取二氧化碳，并将其直接从大气中去除，而大气中的二氧化碳会导致全球变暖。虽然大气直接空气捕获对环境有积极影响，但由于需要调节吸附剂室中的压力和温度条件，它也是一个相对能源密集型的过程。
在麻省理工学院研究人员开发的一种新的循环流过程中，现在可以使用电化学电池从海洋中的盐水中捕获二氧化碳，该电化学电池首先酸化然后碱化处理过的水，然后再将其返回海洋。当水被酸化时，水中的碳酸氢盐转变为二氧化碳分子，可以在水碱化之前在真空下除去二氧化碳分子。
由于海水中二氧化碳的浓度是空气的 100 倍，而且 MIT 的海水处理不需要像直接空气捕获那样加热或加压吸附剂，因此 MIT 估计每吨二氧化碳的处理成本仅为 56 美元，这比处理成本便宜得多。大气直接空气捕获相同量的二氧化碳。由于海洋是一个巨大的碳汇，从海洋中去除二氧化碳将使海洋从空气中吸收更多的二氧化碳，确保这一过程持续进行，直到二氧化碳从大气中充分去除，以减少或消除全球暖化。
麻省理工学院从海水中捕获二氧化碳的工作原理
麻省理工学院从海水中捕获二氧化碳的过程是通过氯化物介导的电化学 pH 值波动来实现的，该过程使用单独的电化学电池，首先酸化海水，然后碱化海水。在处理后的水返回碱化电化学池之前，通过在中空纤维膜接触器中在真空下汽提，将二氧化碳以纯气体形式去除。
每个电化学电池循环工作，使得一个电池一直运行直至其活性电极耗尽质子，而另一个电池则在其活性电极得到补充时再生。在循环结束时，当第一个电化学电池中的活性电极耗尽时，每个电池的流动方向以及所施加电压的极性都会切换。使用循环流重复该过程可以高效去除海水中的二氧化碳。
麻省理工学院的装置中使用膜接触器，通过流动的氮气吹扫流促进水中二氧化碳的释放，该吹扫流用于模拟装置上的真空抽吸。CO2 传感器确定实验中捕获的 CO2 浓度。麻省理工学院指出，可以使用其他方法将二氧化碳从水中分离出来。
为麻省理工学院从海水过程中捕获二氧化碳添加液体和气体流量控制
液体流量控制
在麻省理工学院的研究实验装置中，含有 0.5 M NaCl 和 2.5 mM NaHCO3 的模拟海水通过蠕动泵以 1.04 mL/min 的流速泵入电化学电池系统。如前所述，每次循环后，流动方向都会反转。 对于此过程，可以将单个艾里卡特液体流量控制器和泵连接到两个电化学电池中的每一个，以便可以实现双向自动化流动。
Alicat 的 CODA 控制器为进出系统的海水提供高度精确的流量控制，并且可以使用命令脚本实现自动化，或通过 PLC 和计算机上的串行、模拟或工业协议连接到系统中的其他传感器。在研究环境中，Alicat 设备用于优化电化学研究的操作条件，并提高电解和氢燃料电池中使用的电化学电池的类似测试结果的有效性。
CODA 控制器特性和规格：
- 40 g/h 满量程至 100 kg/h 满量程，调节范围为满量程的 2% – 100%
- NIST 可追踪精度高达读数的 ±0.2% 或满量程的 ±0.05%，以较大者为准
- 重复性 ± 读数的 ±0.05% 或满量程的 ±0.025%，以较大者为准
- 控制响应时间快至 500 毫秒
气体流量控制
在麻省理工学院的研究过程中，氮气以每分钟5毫升的速度流动，以促进酸化海水从第一个电化学电池排出后释放二氧化碳。
为此，Alicat 的 MC 系列或 CODA 控制器都是绝佳的选择，因为它们具有宽广的控制范围、广泛的通信选项以及累加和批量功能。因此，由于控制稳定性，CO2 传感器可以测量高质量、准确的 CO2 浓度，并将其无缝发送到 PLC 或计算机以进行连续数据收集和自动化。
MC 系列特性和规格：
- 0.5 SCCM 满量程至 5,000 SLPM 满量程，测量范围为满量程的 0.01% – 100%
- 重复性高达读数的 0.1% 和满量程的 0.02%
- 测量响应时间快至 10 ms
从海水中捕获二氧化碳的压力调节
尽管麻省理工学院的研究配置使用氮气喷射CO 2 ，但该研究论文提到了使用真空分离的商业过程。
Alicat 压力控制器广泛应用于各种工业行业的真空泵，可实现精确的化学加工，例如人造金刚石制造中的化学气相沉积。与 Alicat 质量流量控制器一样，Alicat 压力调节器提供多种通信选项，包括模拟、串行和工业协议。
PC系列特性和规格：
- 满量程范围最大为 0–3000 PSIA；最小 0–15 PSIA，表压范围最大 0–3000 PSIG
- 稳态控制范围为满量程的 0.01% – 100%
- 标准精度校准，NIST 可追溯至满量程的 ±0.25%