面向高效CO2捕获的离子液体对向电喷雾增强吸收机制研究

本文创新性提出对向电喷雾（opposing-electrospray）技术，通过双喷嘴对称布置诱导带电离子液体（IL）液滴产生库伦斥力与电场干扰，显著扩大雾化范围并提升比表面积，最终实现CO2吸收效率与负载率（loading rate）的协同增强，为温室气体捕获技术提供了新范式。

　　

Section snippets

Electrospray system

图2展示了电喷雾系统，由喷嘴、环形对电极、直流电源和离子液体（IL）供给系统组成。毛细管喷嘴和环形对电极通过聚醚醚酮支撑杆固定于聚乙烯醇圆盘上，确保喷嘴轴线与环形对电极中心轴重合。离子液体通过SUS管经由注射泵（YSP-301）供给至毛细管喷嘴。

Characterization of electrospray

图8展示了（a）单喷嘴与（b）对向电喷雾在单喷嘴流量1.0 mL/h下的连续喷雾图像。外加电场诱导喷嘴内IL极化，使正电荷密度在喷嘴尖端聚集。当静电力超越表面张力时，泰勒锥（Taylor cone）形成并延伸为液丝，最终破碎为液滴。喷雾事件在喷雾消耗的IL量超过供给量时停止。对向电喷雾中，相同极性的带电液滴相互靠近，因库伦斥力产生更显著的径向扩散与雾化增强。

Conclusion

为增强IL电喷雾的CO₂吸收能力，本研究开发了对向喷嘴构型以促进双喷嘴喷雾干涉。通过对比单喷嘴与对向喷嘴的IL流量对电喷雾特性及CO₂吸收的影响，发现对向构型下喷雾事件频率更高、扩散范围更广，液滴尺寸分布显著减小，从而大幅提升CO₂吸收量与负载率。喷嘴间距增大会抑制喷雾干涉，导致雾化效果与吸收性能提升有限。对向电喷雾通过促进径向扩散与雾化强化，为IL基CO₂捕获技术提供了新策略。