评论:增材制造在应对气候变化中的作用

应对气候变化的重要性正在日益凸显。《2050年巴黎协定》强调需要在十年内大幅减排，以将全球变暖控制在1.5°C以下，并保障宜居气候(联合国零联盟）．为了实现这一目标，重工业制造商正以巨额投资迅速建立业务，科技初创企业也在创造新的解决方案。尽管如此，全球目标仍未实现。

这是帮助降低CO的最高效、有效、可扩展的方法₂排放是使用直接空气捕获(DAC)。DAC是一种分离CO的技术₂从空气中创造经济所需的产品。DAC还能实现封存——储存CO的能力₂为了建设性的目的——把它从威胁变成机会。

从大气中去除碳需要一个由过滤器、热交换器、冷凝器、气体分离器和压缩机组成的系统。这些复杂的部件需要非常适合增材制造(AM)的几何形状。与传统制造方法相比，AM更高效，潜在的成本效益也更高，并提供了实质性的性能和经济效益，如能源效率、设计自由度、性能、可扩展性和供应链效率的设计优化。AM满足了这种反应器的生产要求，并可以实现满足各种碳捕获需求的应用。

Microturbine设备

微型涡轮机提供了提供高压、高效气体和流体输送的机会，其外形系数小，能源/碳足迹最小。高性能、可靠的空气压缩和系统压力稳定性对碳捕集系统的功能至关重要。随着这些系统越来越商业化，利用新颖、紧凑的涡轮技术实现高效率、小占地的运行就变得更加关键。

机械过滤器

碳捕获的一个关键组成部分是用结构化的机械过滤器“捕获”碳，通常是涂上一层胺来吸附碳。空气通过第一个阶段即“空气直接接触”阶段被吸入系统。通过允许进入空气和过滤器表面之间最大接触的过滤器结构，过滤器效率可以最大化。AM使这种过滤器的功能优先设计，可以诱导高水平的湍流和混合以及高表面积的最大空气接触。

热交换器

在直接空气接触阶段捕获的碳必须从机械过滤器排到下游精炼阶段。这通常是通过加压蒸汽从过滤器中释放碳来完成的。热交换器可以用于消除蒸汽生成过程中的余热，更常见的是在下游降低从过滤阶段排出的富碳蒸汽的温度。此外，新的热交换策略与下游蒸馏和精炼步骤相结合，使过程保持在一个稳定的温度，以维持化学反应和生产输出碳产品。

扩散板

扩散板类似于花园软管喷嘴，它采用混乱的流体流动，并产生结构化和均匀的流动。液体扩散板是工艺堆栈的重要组成部分，以确保富碳流体在流经工艺过程中的均匀流动和处理。借鉴航空航天燃料喷嘴设计和半导体基本设备喷头应用的概念，扩散板的添加制造速度比单独加工快20倍。

冷却装置和蒸馏器

经过过滤阶段的富含碳的产品被认为是“脏的”，需要进一步处理才能使用。最有价值、最有前途的碳捕集系统具有一定程度的综合脏碳产品后处理，以产生清洁可用的碳产品和安全的水基副产品。

精馏塔可以包括集成制冷蒸馏器和热交换器，传统上组装起来相对复杂。AM使广泛的零件整合和整体设计成为可能，从而显著整合和精简供应链。它还支持功能优先、高效的设计，可以加速细化阶段，并以更小的形式提供更多的输出。

集合管

碳捕集的应用范围广泛，从化学传输到工艺室，到冷却剂的有效分配到主动冷却组件(如热交换器)，以及气体分配应用。使这些部件具有挑战性的不是对耐化学性或航空航天级特殊材料的要求，而是需要在许多分支管线之间平衡压力，以及通过工艺室输送流体。高效的一对多分支，均匀的流体流动，结合空间和装配限制，是AM独特的定位来解决的几何问题。

我们可能会有一个可以呼吸更轻松的未来

DAC和细化是纠正大气碳水平的关键技术，AM目前正在使该技术取得显著的效率进步。随着先进制造技术和设计工具的进一步采用，我们相信我们可以更轻松地知道，气候可能仍然是舒适的，适合子孙后代居住。

首席解决方案负责人Scott Green三维系统