[미국] ESG 청정에너지, 새로운 탄소 포집 시스템 특허 출원

ESG 청정 에너지(EGS Clean Energy)는  ESG의 고유한 수분 제거 시스템에 대해 미국 특허청에 새로운 특허 출원을 했다고 밝혔다. 이번 출원은 ESG가 이전에 발행한 8건의 특허에 추가된 것이다.

ESG는 매사추세츠주 홀리요크에 있는 전력 프로젝트에서 새로운 시스템이 탄소 포집을 어떻게 개선하는지 시연할 예정이다. 닉 스쿠데리(Nick Scuderi) ESG 사장은 "이것은이산화탄소가 대기로 유입되는 것을 방지하는 획기적인 기술이다"라고 말했다. 

또 "우리 시스템은 탄소 포집을 실현하는데 필요한 장비비용과 에너지 문제를 해결한다“라며 "이 설계는 대규모 발전소뿐만 아니라 소규모 전력 시설, 궁극적으로는 운송 산업에 적용할 수 있다"고 말했다.

대기 또는 가스 화력 발전소의 연소 과정에서 이산화탄소(CO2)를 포집할 때, 공통적인 문제는 시스템에 처리해야 하는 물이 존재한다는 것이다. 

물은 항상 상대적으로 많은 양으로 존재한다. 대기 중 물의 양은 이산탄소의 100배에 달한다. 연소 배기 스트림(combustion exhaust stream)에서 물과 이산화탄소는 전체 부피의 약 40%를 차지하며 거의 같은 양으로 존재한다.

물은 이산화탄소를 포집하는 매체가 퍼지하는 것을 방해한다. 대기나 배기가스 같은 혼합기체에서 물을 제거하는 것은 매우 복잡하다. 사실 유사한 기체-증기 혼합물의 물리적 및 열역학적 특성을 연구하는 습공기학(Psychrometrics)이라는 공학 분야가 있다. 혼합기체에서 물을 제거하는 것은 많은 양의 에너지를 필요로 하며, 크고 값 비싼 장비가 필요하다.

만약 많은 비용과 에너지를 들이지 않고 물을 제거할 수 있다면 탄소 포집은 경제적으로 쉽게 실현 가능할 것이다. 또한 대형 전력 설비 또는 개별 건물과 같은 크고 작은 시스템 모두에 적용 할 수 있다.

ESG의 시스템은 하이브리드 흡수·압축 냉각 시스템과 결합한 고유한 막 응축기로 구동한다. 이 기술은 불균질 핵생성(heterogenous nucleation), 수송막 응축기(transport membrane condensers), 이슬점(dew points), 포화 레벨(saturation level), 모세관 서림(capillary condensation) 및 상대 습도와 같은 많은 복잡한 특성을 포함한다. 간단히 말해서, 이 기술은 아침에 대기에 있는 물이 풀밭에 이슬을 형성하는 것과 비슷한 방식으로 혼합기체에서 물을 분리한다.

가스는 다소 특수한 열 교환기에 의해 냉각된다. 열 교환기의 세라믹 막을 통과하면서 가스는 냉각되고, 물과 분리된다. 물은 막의 한쪽면에 남고, 가스는 다른쪽면에 남는다. 그다음 냉각되고 건조된 배기 가스는 탄소 포집 시스템으로 이동해, 이산화탄소는 물의 간섭 없이 포집된다.

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Water – The Key to Carbon Capture
ESG Clean Energy IP Portfolio Expands with Filing of New Patent / ESG’s

ESG Clean Energy is pleased to announce the filing of a new patent application with the US Patent & Trademark Office covering ESG Clean Energy’s unique water removal system. The new filing is in addition to 8 previously issued patents with respect to ESG’s Clean Energy System.

ESG is about to demonstrate, at an existing power project in Holyoke, Massachusetts, how its revolutionary system improves carbon capture. “This is groundbreaking technology we believe will have a very positive impact on the way to prevent more carbon dioxide from entering our atmosphere,” said Nick Scuderi, president of ESG Clean Energy. “We believe our system solves the issues of equipment cost and energy needed to make carbon capture economically viable. The design can be scaled up for large power plants or scaled down for small, distributed power facilities, and eventually the transportation industry.”

When capturing CO2 either from the atmosphere or from a combustion process like a gas-fired power plant, a common issue that must be dealt with is the presence of water in the system.

Water is always present in relatively large quantities. In the atmosphere water can be as much as 100 times the amount of CO2. In a combustion exhaust stream the water and CO2 are in about equal amountsthat make up almost 40% of the total volume.

Water interferes with the capturing of CO2, making it much more difficult to regenerate or purge the medium that is capturing the CO2. Removing water from a gas mixture like the atmosphere or exhaust can be very complicated. In fact, there is a field of engineering called Psychrometrics that studies the physical and thermodynamic properties of similar gas-vapor mixtures. Removing the water from a gas mixture can take a large amount of energy and can require large and expensive equipment.

However, if the water can be removed without requiring large amounts of cost and energy, then carbon capture would be economically feasible and relatively easy to accomplish. It also can be applied to both large and small systems such as large power facilities or individual buildings.

ESG’s system consists of a unique membrane condenser coupled with a hybrid absorption/compression cooling system. The technology involves many complex features including heterogenous nucleation, transport membrane condensers, dew points, saturation level, capillary condensation, and relative humidity. Put simply, the technology can be described as a way of getting water to separate from a gas mixture in a similar way that water from the atmosphere forms dew on grass in the morning.

The gas is cooled by a rather special heat exchanger that both cools the gas and separates the water by having it pass through a ceramic membrane. The water ends up on one side of the membrane while the rest of the gases remain on the other side. The cooled and dry exhaust then flows to a carbon capture system where the CO2 is captured without the interference of the water previously in the system.

For more information on this unique and exciting technology please contact ESG Clean Energy at www.esgcleanenergy.com.

[출처 = ESG Clean Energy(https://esgcleanenergy.com/media/) 2023년 8월 3일]