近日，中國科學院上海高等研究院唐志永團隊在多尺度氣泡應用于能源多相反應過程強化研究中取得新進展。相關成果發表在《化學工程雜志》上。
氣液體系廣泛存在于能源和環境領域的碳中和技術，如二氧化碳捕集、烯烴氫甲酰化、加氫等過程，氣泡因其形變、運動、聚并和破碎等復雜的介尺度特性，直接影響多相混合、相間界面傳質和最終反應速率，多尺度氣泡流控有助于調控反應轉化率和選擇性，從而提升經濟和環境效益。
研究團隊在AI輔助多尺度氣泡能源化工過程強化系列研究的基礎上，提出了變徑分布器產生多尺度氣泡誘導調控流型和針對性強化反應的模型。研究者設計了邊緣強曝氣/中心強曝氣兩種模式的變徑分布器，通過多相流可視化實驗，確立了氣泡聚并誘導和分布器誘導兩種流型轉變機制，建立了考慮分布器效應的多尺度氣泡聚并和破碎模型。結果表明，采用中心強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，有利于強化傳質受限的反應;而邊緣強曝氣模式的分布器具有較低的剪切效應，較適用于細胞生長過程。
這項研究為傳質受限和剪切受限等反應過程強化提供了不同的優選路徑，為促進二氧化碳捕集、烯烴氫甲酰化和油品加氫等多相能源化工過程強化提供新思路和新方法。
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