Atmospheric CO2 levels have increased significantly from 280 PPM (pre-industrial) to over 420PPM in 2023. Meeting the climate goals of the Paris Agreement will require active removal strategies and interest in carbon capture and utilization solutions has increased significantly in recent years. The literature primarily focuses on the maximum carbon capture capacity of materials and other properties such as the carbon capture rate are often overshadowed. The performance of the materials is also often evaluated in small scale such as in TGA instruments or in high pressure vessels using very small sample quantities and high concentrations of CO2 which may not necessarily reflect their real-world performance. In this work we design and construct an adsorption chamber with controllable temperature and CO2 concentration parameters to test conductive “smart materials” for carbon capture in conditions more analogous to real-world carbon capture scenarios using gram scale samples. We also define a new figure of merit for carbon capture systems, the power consumption per gram of CO2 captured, and integrated this metric into the adsorption chamber design. The capabilities of the chamber are evaluated using novel rGO and ground wood pulp composites from RISE prepared using air-drying and freeze-drying methods which are physically impregnated with PEI MW60000 at different concentrations.

Intresset för avskiljning och användning av koldioxid har ökat markant under de senaste åren och en mängd olika material undersöks för avskiljning av koldioxid i atmosfären. Litteraturen fokuserar främst på materialens maximala kapacitet för koldioxidavskiljnings och andra egenskaper som avskiljningshastigheten hamnar ofta i skymundan. Materialens prestanda utvärderas också ofta i liten skala, t.ex. i TGA-instrument eller i högtryckskärl med mycket små provmängder och höga koncentrationer av CO2, vilket inte nödvändigtvis återspeglar deras verkliga prestanda. I detta arbete designar och konstruerar vi en adsorptionskammare med kontrollerbara temperatur- och CO2-koncentrationsparametrar för att testa ledande ”smarta material” för koldioxidinfångning under förhållanden som mer liknar verkliga scenarier för koldioxidinfångning med hjälp av prover i gram-skala. Vi definierade också ett nytt nyckeltal för koldioxidinfångningssystem, strömförbrukningen per gram infångad CO2, och integrerade detta mått i adsorptionskammarens design. Kammarens kapacitet utvärderas med hjälp av nya kompositer av rGO och mald trämassa från RISE som framställts med lufttorknings- och frystorkningsmetoder och som är fysiskt impregnerade med PEI MW60000 i olika koncentrationer.