重型卡车碳捕集技术研究-中国化工学会 田松柏
报告聚焦重型卡车碳排放治理难题，系统阐述移动碳捕集（MCC）技术的设计、性能、评价体系及应用前景，为重型卡车低碳转型提供关键技术支撑。
研究背景方面，重型卡车仅占全球车辆总数2.5%，却贡献公路运输领域20%-25%的碳排放，欧盟要求2030年前减排45%，减排需求迫切。传统内燃机改进潜力渐微，而MCC技术可直接从移动源捕集CO₂，兼具灵活部署、适配现有车辆的优势，且边际减排成本低于电动卡车，2035年总拥有成本更具竞争力，还能减少0.12-0.15℃全球变暖贡献，经济与环境效益显著。
核心技术设计上，紧凑型TSA（温度摆动吸附）装置是核心突破。采用双层折叠不锈钢管道结构，内管输送高温烟气，外管环形空间填充沸石13X-APG吸附剂，通过发动机323.95℃废热驱动解吸，无需额外能耗。创新三折叠布局使设备尺寸仅860×800×600mm，仅占0.1m³空间，可悬挂于车架纵梁外侧，完美适配现有卡车改装。双吸附室交替工作实现连续捕集，处理20%尾气时，CO₂回收率达86.11%，纯度达93.8%。
热工设计与优化层面，建立三阶段传热模型，涵盖烟气对流换热、金属管壁导热、吸附剂等效传热，综合传热系数达22 W/(m²·K)。通过纵向翅片强化传热，优化散热结构，在20%尾气提取工况下，理论最大热负荷13.11kW，确保吸附-解吸循环高效稳定。系统性能验证显示，循环时间1000秒时综合效能最优，第三循环后达到稳定状态，吸附剂6000秒趋近饱和，且对CO₂具有高选择性，N₂等气体快速饱和。
评价体系方面，创新性构建车辆能效设计指数（VEEDI），整合CO₂排放量、运输工作量，引入天气、能效技术、场景等动态修正系数，实现跨车型横向对比。其中碳捕集校正系数（CCCC）量化捕集装置影响，案例中配备MCC技术的重型卡车VEEDI值从82.49降至69.29，降幅13.2，有效衡量技术减排效能。该体系计划2030年前作为自愿环保标签，2035年纳入强制认证，配合碳税奖惩机制推动产业转型。
工程应用与展望上，MCC装置可直接适配现有重型卡车车载空间，无需大幅改装。技术对比显示，其在适配性、经济性上优于电动和燃料电池卡车，碳气凝胶等新型吸附材料的应用将进一步提升效能。未来需聚焦“四床五步”循环优化、在役车辆改造适配性等方向，助力欧盟2040年90%减排目标实现，为重型卡车全生命周期减排提供关键技术路径。
风险与挑战主要集中在吸附材料性能提升、复杂工况适应性优化及规模化应用成本控制，后续需通过材料创新与工艺改进持续突破。
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