近日，中國科學(xué)院上海高等研究院唐志永團隊在多尺度氣泡應(yīng)用于能源多相反應(yīng)過程強化研究中取得新進展。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、加氫等過程，氣泡因其形變、運動、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)濟和環(huán)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(chǔ)上，提出了變徑分布器產(chǎn)生多尺度氣泡誘導(dǎo)調(diào)控流型和針對性強化反應(yīng)的模型。研究者設(shè)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(dǎo)和分布器誘導(dǎo)兩種流型轉(zhuǎn)變機制，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(zhì)受限的反應(yīng);而邊緣強曝氣模式的分布器具有較低的剪切效應(yīng)，較適用于細胞生長過程。

這項研究為傳質(zhì)受限和剪切受限等反應(yīng)過程強化提供了不同的優(yōu)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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