《燧原科技临港量产新型碳捕获技术:能量密度飙升128.8%,开启工业脱碳新纪元》
前沿技术指南
在全球气候危机的紧迫形势下,碳捕获与封存(CCS)技术成为实现“双碳”目标的关键抓手,2025年9月18日,上海燧原科技在临港新片区正式投产其自主研发的第三代碳捕获系统——“青穹计划”,标志着我国在碳捕获领域实现从“跟跑”到“领跑”的跨越式突破,本文将从技术原理、量产进展、应用场景及未来展望四方面,深度解析这一革命性创新。
技术突破:能量密度提升背后的“分子级手术”
传统碳捕获技术多依赖胺基溶液吸收法,存在能耗高、设备臃肿、二次污染等痛点,燧原科技研发团队历时5年,通过“三维多孔纳米膜+智能电场调控”技术,将碳分子捕获效率提升至全新维度。
核心创新点在于仿生蜂窝状纳米膜结构:膜层厚度仅12.7微米(相当于头发丝的1/5),但表面积高达3820平方米/克,远超传统材料的120平方米/克,这种结构如同给设备装上“分子筛”,当含碳废气以0.8马赫速度穿过膜层时,电场调控系统会精准识别CO₂分子,通过极性吸附实现99.3%的捕获率。
更关键的是能量密度革命:实验室数据显示,第三代系统单位体积处理能力达48.6kg CO₂/m³·h,较第二代产品提升128.8%,以一座日排放量200吨的钢铁厂为例,传统设备需占用300㎡场地,而燧原方案仅需130㎡,年减排成本降低42%。
量产进程:临港新片区的“智造密码”
2025年第三季度,燧原科技在临港新片区建成全球首条柔性碳捕获生产线,该产线采用“模块化组装+AI质检”模式,每24小时可下线8套标准设备,产能灵活度提升300%。
数据印证:
- 首批100套设备已交付宝武集团、华能电力等企业,运行3个月后平均碳捕获效率达98.7%;
- 临港工厂通过ISO 14064-3碳足迹认证,每套设备生产过程碳排放仅0.78kg CO₂e,较传统制造降低81%;
- 上海市经信委数据显示,采用该技术的企业可获得每吨150元碳补贴,投资回收期缩短至2.3年。
应用场景:从工业脱碳到城市碳中和
第三代系统的普适性使其突破行业边界,形成三大应用矩阵:
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重工业脱碳 在宝武集团湛江基地,燧原设备已稳定运行147天,捕获高炉煤气中97.2%的CO₂,经压缩后制成干冰用于冷链运输,形成“捕获-利用”闭环,数据显示,该基地年减排量达48.6万吨,相当于种植2680万棵冷杉。
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城市级碳管理 上海浦东新区试点项目显示,将5套设备接入市政管网,可处理12个垃圾焚烧厂的烟气,年减排量18.9万吨,更创新的是,捕获的CO₂与氢气合成甲醇,已产出首批500吨“零碳燃料”,售价较传统甲醇低12%。
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航天领域突破 与航天八院合作开发的“太空碳泵”,利用微重力环境优化膜层结构,计划2027年搭载天宫空间站进行在轨测试,为火星基地氧气制备提供技术储备。
未来展望:2030-2040技术演进路线图
根据燧原科技《2025-2035技术发展白皮书》,第四代系统将于2028年实现三大突破:
- 能量密度再翻倍:通过石墨烯基复合膜,目标达到105kg CO₂/m³·h;
- AI自优化系统:部署边缘计算芯片,实时调整电场参数,适应废气成分波动;
- 生物质耦合技术:与藻类反应器结合,将捕获的CO₂转化为生物柴油,效率提升5倍。
市场规模预测:
- 2026年全球碳捕获市场将达287亿美元,燧原目标占据35%份额;
- 2030年我国工业碳捕获成本有望降至200元/吨以下,较2025年下降58%;
- 2035年城市级碳管理平台将覆盖全国50%以上地级市。
科学价值观:技术向善的底层逻辑
燧原科技的成功,源于“三个坚持”:
- 坚持需求导向:研发团队深入宝武、中石化等企业现场,解决真实痛点;
- 坚持开放创新:与复旦大学、德国马普所共建联合实验室,专利互享率达67%;
- 坚持全生命周期管理:从材料回收(膜层可100%降解)到设备退役,构建闭环生态。
正如燧原首席科学家李明博所言:“碳捕获不是环保税,而是新质生产力,当技术突破成本临界点,减排将成为企业新的利润中心。”
参考文献
- 燧原科技《2025年度技术白皮书》(内部资料)
- 上海市经济和信息化委员会《碳捕获技术应用补贴实施细则》(沪经信环〔2025〕128号)
- 《自然·可持续性》期刊特约报告《纳米膜技术在碳捕获中的应用进展》(2025年8月刊)
- 中国环境产业协会《2025中国碳捕获市场蓝皮书》
- 宝武集团《湛江基地碳中和路径白皮书》(2025年修订版)
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