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Moya, CristianAutor o Coautor

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19 de noviembre de 2024
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Exploiting process thermodynamics in carbon capture from direct air to industrial sources: The paradigmatic case of ionic liquids

Publicado en:Carbon Capture Science And Technology. 13 100320- - 2024-12-01 13(), DOI: 10.1016/j.ccst.2024.100320

Autores: Dorado-Alfaro, Sergio; Hospital-Benito, Daniel; Moya, Cristian; Navarro, Pablo; Lemus, Jesus; Palomar, Jose

Afiliaciones

Univ Autonoma Madrid, Dept Ingn Quim, Calle Tomasy Valiente 7, Madrid 28049, Spain - Autor o Coautor
Univ Rey Juan Carlos, Dept Tecnol Quim Energet & Mecan, Madrid 28933, Spain - Autor o Coautor

Resumen

The development of efficient and cost-effective carbon capture (CC) technologies is becoming a crucial challenge for short-term industrial decarbonization strategies and energy transition goals centred on biomethane and biohydrogen production. Nowadays, available CC technologies present main shortcomings for being applied to the huge wide range of CO2 partial pressure involved in currently-of-interest industrial CC scenarios (from 0.0004 bar in direct air capture to 13 bar in pre-combustion system: it means five orders of magnitude). Aprotic N-heterocyclic anion-based ionic liquids (AHA-ILs) arise as highly versatile CO2 chemical absorbents able to deal with this challenge. In this work, the process thermodynamic limits of the CC based on AHA-IL is explored by estimating the thermodynamic CO2 absorption cyclic capacity ( z Y1, ) for four relevant CC industrial systems [inlet CO2 partial pressure typical of direct air capture (DAC), post-combustion (post-comb), biogas upgrading (biogas) and pre-combustion (pre-comb)], by means of sensitivity analysis in the literature reported range of key material properties (reaction enthalpy, Delta H R : [-15, -100 kJ/mol]; reaction entropy, Delta S R : [-0.05, -0.16 kJ/mol center dot K]; Henry constant, KH: [20, 115 bar]) and process operating conditions (absorption temperature, T o6s : [20, 100 degrees C]; regeneration temperature, T Ye g : [20, 100 degrees C]; regeneration pressure, P eg 2 : [0.01, 0.5 bar]). It is obtained that z Y1, can be significantly increased by designing AHA-ILs with more negative Delta H R and Delta S R values, since reaction exothermicity enhances the absorption stage, whereas unfavourable reaction entropy promotes absorbent regeneration. Physical absorption contribution described by KH plays a minor role in post-comb and biogas CC systems and becomes highly relevant for pre-comb conditions; surprisingly, DAC process can be enhanced by decreasing the KH value of the material. Regarding the influence of process operating conditions, the CC cyclic capacity is improved by decreasing T o6s and P eg 2 and increasing T Ye g , but with remarkably different impact depending on CC scenario: z Y1, is barely affected in pre-comb system whereas process conditions are determinant for obtaining positive z Y1, values in DAC. Finally, the critical analysis of literature available Delta H R , Delta S R and KH reveals the great suitability of designing AHA-IL materials, by fine tuning the cation and anion structures, to develop innovative technology with improved CC process performance, particularly for more challenging DAC and diluted carbon source capture.

Palabras clave

AbsorptionBiogasCarbon captureCarbon sourceCo2 captureConductivityHeterocyclic anion ahaIonic liquidIonic liquidsProcess analysisSelf-diffusion coefficientSolventsStoragTechnologyThermodynamic analysisTransport-properties viscosity

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Carbon Capture Science And Technology debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2024 aún no existen indicios calculados, pero en 2023, se encontraba en la posición 11/91, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Green & Sustainable Science & Technology.

2025-07-16:

  • Scopus: 2

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-07-16:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 18 (PlumX).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.