近日，中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院唐志永團(tuán)隊(duì)在多尺度氣泡應(yīng)用于能源多相反應(yīng)過(guò)程強(qiáng)化研究中取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表在《化學(xué)工程雜志》上。

氣液體系廣泛存在于能源和環(huán)境領(lǐng)域的碳中和技術(shù)，如二氧化碳捕集、烯烴氫甲酰化、加氫等過(guò)程，氣泡因其形變、運(yùn)動(dòng)、聚并和破碎等復(fù)雜的介尺度特性，直接影響多相混合、相間界面?zhèn)髻|(zhì)和最終反應(yīng)速率，多尺度氣泡流控有助于調(diào)控反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性，從而提升經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

研究團(tuán)隊(duì)在AI輔助多尺度氣泡能源化工過(guò)程強(qiáng)化系列研究的基礎(chǔ)上，提出了變徑分布器產(chǎn)生多尺度氣泡誘導(dǎo)調(diào)控流型和針對(duì)性強(qiáng)化反應(yīng)的模型。研究者設(shè)計(jì)了邊緣強(qiáng)曝氣/中心強(qiáng)曝氣兩種模式的變徑分布器，通過(guò)多相流可視化實(shí)驗(yàn)，確立了氣泡聚并誘導(dǎo)和分布器誘導(dǎo)兩種流型轉(zhuǎn)變機(jī)制，建立了考慮分布器效應(yīng)的多尺度氣泡聚并和破碎模型。結(jié)果表明，采用中心強(qiáng)曝氣方式的氣體分布器，具有較高的上升速度和剪切速率，可以改善混合，有利于強(qiáng)化傳質(zhì)受限的反應(yīng);而邊緣強(qiáng)曝氣模式的分布器具有較低的剪切效應(yīng)，較適用于細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程。

這項(xiàng)研究為傳質(zhì)受限和剪切受限等反應(yīng)過(guò)程強(qiáng)化提供了不同的優(yōu)選路徑，為促進(jìn)二氧化碳捕集、烯烴氫甲酰化和油品加氫等多相能源化工過(guò)程強(qiáng)化提供新思路和新方法。

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