废弃煤矿巷道CO2“封存-利用”技术探索及转化效率研究

来兴平; 雷彤; 张楠; 胡添龙; 介凯; 刘旭超

doi:10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2026.0102

西安科技大学学报 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (1) : 15 -26. DOI: 10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2026.0102

废弃煤矿巷道CO₂“封存-利用”技术探索及转化效率研究

来兴平, 雷彤, 张楠, 胡添龙, 介凯, 刘旭超

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摘要

为应对全球二氧化碳减排的需求，探索利用废弃煤矿地下空间实现CO₂封存与资源化利用的新路径，以提升其环境与资源效益。提出了包含捕集、封存、转化、分离系统的废弃煤矿巷道CO₂“封存-利用”一体化技术，基于几何相似理论与固体氧化物电解池（SOEC）技术构建巷道反应硐室与实验室微型反应腔之间尺度映射关系，形成室内试验-井下应用的参数对应体系；通过开展恒电流共电解试验以及气相色谱对气体成分分析，系统揭示反应温度与CO₂/H₂O气体比例对CO₂转化效率的影响。结果表明：在保持A/V不变的条件下，巷道反应硐室尺寸为2.4 m×6 m×3.6 m,对应有效反应面积为384 m²;法拉第效率随着温度的升高呈现出“先下降后升高”的特征，随着CO₂/H₂O气体比例的增加而降低，CO₂转化率随着温度升高而显著提升，随着CO₂/H₂O气体比例增加而降低，在温度为850℃、气体比例CO₂∶H₂O=1∶1的共电解条件下，CO₂实现最优转化效率，转化率达72.22%,法拉第效率为61.77%。研究为实现废弃煤矿巷道CO₂封存与高值化利用提供了理论依据与技术支撑。