【学术成果】博士生曹恒广在纳米结构表面CO2润湿与冷凝行为研究方面取得新进展

近日，我院油气储运工程专业博士生曹恒广在纳米结构表面CO₂润湿与冷凝行为研究方面取得新进展，相关研究成果《Enhancing carbon capture: Exploring droplet wetting and gas condensation of carbon dioxide on nanostructured surfaces》发表在《Journal of Cleaner Production》上。《Journal of Cleaner Production》是环境领域的国际顶级期刊，目前影响因子为11.1。论文第一作者为我院博士研究生曹恒广，通讯作者为曹学文教授和边江副教授，中国石油大学（华东）为第一署名单位和唯一通讯单位。该研究得到国家自然科学基金联合基金重点项目和工信部高技术船舶科研项目的资助。

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目前，碳捕集利用与封存(CCUS)技术是应对全球气候变化的关键解决方案。在该技术中，CO₂主要通过管道或船舶输送。在运输前，液化是一个关键的预处理步骤。因此，全面了解CO₂冷凝过程中的传热传质过程对于设计高效的液化工艺、降低能耗和控制CCUS成本至关重要。鉴于目前尚未有关于CO₂液滴在纳米结构表面上的冷凝的研究报道，为了更好地了解纳米结构是否以及如何影响CO₂在液滴冷凝过程中的传热传质，本研究模拟了CO₂在纳米结构表面上的润湿和冷凝过程。

研究框架

纳米结构上CO₂润湿与冷凝的MD模型

该研究考虑了纳米尺度柱几何特征的影响，通过改变结构尺寸，以调节CO₂液滴的润湿行为。本研究还着重研究了柱状结构表面上CO₂的滴状冷凝，采用热阻模型来分析不同状态下的传热，通过计算势能分布解释了CO₂成核机理，发现纳米结构表面改善了CO₂的非均相凝聚和成核。本研究填补了CO₂在纳米结构表面上凝结行为和机制研究的空白，对于未来疏CO₂表面的设计和CO₂捕集利用具有指导意义。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652624017918