对碳捕集、运输的理解,正在被重塑。过去50年,业内公认的挑战:液体的碰撞理论,理论上不可能建立。但现在,挪威科技大学的研究团队,做到了。

传统做法,依赖实验测量。但实验昂贵、复杂,尤其在处理多组分混合气体时,误差大,效率低。企业花重金购买的软件,也无法精准预测气体在运输过程中的行为。
气体长距离运输,必须压缩,或者直接液化。但问题在于,密集气体的行为极度复杂,受温度、压力变化影响巨大。更棘手的是,不同成分的气体混合后,传统模型的误差更大。
理论突破的关键,在于从分子相互作用入手,重构整个传输理论。

这个团队,绕开了实验数据的局限,从头搭建了一整套预测体系。理论推导、数学模型、实验验证,层层推进,最终推出了一种全新的密集气体传输理论。
核心成果之一:新的模型可以更精确地预测气体的粘度、热导率和扩散率,尤其是在高密度状态下,误差远小于传统模型。一个关键事实:这套理论对实验的依赖度降低了。很多情况下,甚至比实验测量更精确。
这意味着企业可以少做很多实验,节省大量成本,同时获得更精准的气体运输预测。这对碳捕集行业的工程规划、成本控制、效率提升,都是直接利好。
研究团队在与企业交流时,发现一个“致命”问题:现有商业软件,对密集气体混合物的计算,极度不准。企业长期依赖昂贵的软件,但在关键决策点上,这些软件给出的数据,往往是不可靠的。
新的理论模型直接解决了这个问题。研究团队本身的计算结果,在多个领域都比实验测量更准确。当然,这不意味着实验室可以关闭。新模型依然需要实验来验证,但实验的数量和成本,都会大幅减少。
这个研究,有一个重要的现实背景。碳捕集、封存(CCS)技术,正在成为全球减排的重要手段。大规模CCS项目已经落地,下一步的挑战,就是如何更高效地运输、存储二氧化碳。
传统上,二氧化碳的运输,采用高压气体管道,或者直接冷却成液体。但不同来源的二氧化碳,含有不同的杂质,比如氧气、氮气、水蒸气等。这些杂质的存在,使得气体的行为变得更加不可预测。
传统软件,在处理纯气体时,还算准确。但面对多组分混合气体时,误差剧增。一个实际案例:一家气体运输公司,向研究团队求助,发现他们花巨资购买的软件,计算出的数据,与实际运输情况严重不符。
新的理论,直接填补了这个空白。更重要的是,这不是一个针对某种特定气体的模型,而是一个通用模型,可以适用于各种高密度气体。
传统方法依赖经验数据,而新理论,直接建立在分子层面的物理规律之上。这意味着,它的适用范围更广,可靠性更高,甚至可以在很多未做实验的情况下,依然提供准确预测。
当然,挑战依然存在。目前,这个模型对低温液体的计算精度,还有待提高。但整体而言,这项研究,已经在多个关键点上,推翻了过去50年的传统认知。之前,行业共识是:液体的碰撞理论,根本无法建立。现在,这一理论,不仅建立了,还能实际应用。下一步,就是让这个模型,真正进入工业领域。
实验不再是唯一的依赖,理论模型的计算能力,将在未来碳捕集、气体运输的核心环节,占据更大的决策权。
两辆轿车a和b并排停在路面上(相对于地球速度未零)。两辆车里都放置加速度计,当a车持续以9.8米/秒^2向前加速,a车内的加速度计数值是9.8米/秒^2,按照传统物理学知识如果以a车为参照物,b车就是以-9.8米/秒^2运动,但实际上b车内的加速度计数值一直为零。最直接的体验a车的驾驶员有背推感,b车驾驶员没有背推感。如以a车为参照物地上的树是加速向后移动的,可是挂在树上的加速度计指针数值不会变动,a车仍然会产生因加速运动而产生引力等效力或者说是超重力,a车内的加速度指针数值的变动不会因为参照物改变尔变化,a车和b车的运动状态是相对的说法是不对的。符合实践是检验真理的唯一标准。