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昇華法による低温炭素回収における多相流の計算モデリング

Computational Modeling of Multiphase Flows in Cryogenic Carbon Capture by Desublimation (原題)

Francisco E. Hernández-Pérez, Hong G. Im

Annual Review of Fluid Mechanics📚 査読済 / ジャーナル2026-09-10#CCUSOrigin: Global対象セクター: power
DOI: 10.1146/annurev-fluid-120624-123207
原典: https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-120624-123207

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本論文は、CO2の昇華を利用した低温炭素回収（CCC）における多相流の計算モデリングの最新動向をレビューする。1次元マクロモデル、CFD（Eulerian-Lagrangian/Eulerian-Eulerian）、細孔スケール格子ボルツマン法、分子動力学の4枠組みを、約9桁の空間スケールにわたり整理。相平衡・核生成・熱物質移動・霜形態の物理的基礎と各手法の課題を評価し、分子-デバイス間ギャップの橋渡しや低温物性データ不足、乱流-相変化連成、リアルタイム制御向け低次元モデル開発を今後の課題として挙げる。

English

This review surveys computational modeling of multiphase flows in cryogenic carbon capture (CCC) via CO2 desublimation, covering 1D macroscopic models, Eulerian-Lagrangian/Eulerian-Eulerian CFD, pore-scale lattice Boltzmann, and molecular dynamics across ~9 orders of spatial scale. It assesses phase equilibria, nucleation kinetics, heat/mass transfer, and frost morphology, and identifies key gaps: molecular-to-device bridging, cryogenic thermophysical data scarcity, turbulence-phase-change coupling, and reduced-order models for real-time control.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本はCCUSをGX実現に向けた重要技術と位置づけ、製鉄・セメント等の排出削減に期待する。本レビューは低温分離プロセスのモデリング課題を整理し、国内CCUS実装・装置設計の基礎資料として参考になる。

In the global GX context

CCC is an emerging CCUS pathway relevant to hard-to-abate sectors under global net-zero scenarios. This review maps the modeling landscape and open challenges, informing process design and scale-up for industrial decarbonization, though it does not directly address disclosure frameworks like TCFD/ISSB.

👥 読者別の含意

🔬研究者:低温分離・多相流モデリングの研究課題と手法の全体像を把握できる。

🏢実務担当者:CCUS設備の設計・スケールアップ検討時のモデリング選定に示唆を与える。

🏛政策担当者:CCUS技術の実装障壁（物性データ不足等）を理解し、研究開発支援の根拠にできる。

📄 Abstract（原文）

Cryogenic carbon capture (CCC) by CO 2 desublimation offers high-purity separation without chemical solvents, but its industrial deployment requires accurate computational models encompassing a wide range of coupled multiphysics phenomena. This article reviews the state of the art in computational modeling of multiphase flows in CCC, covering four complementary frameworks: 1D macroscopic models, Eulerian–Lagrangian and Eulerian–Eulerian computational fluid dynamics approaches, pore-scale lattice Boltzmann simulations, and molecular dynamics studies of nucleation and crystal growth. Together, these span roughly nine orders of magnitude in spatial scale. The physical foundations of CO 2 desublimation—phase equilibria, nucleation kinetics, heat and mass transfer, and frost morphology—are discussed alongside a critical assessment of each framework. Key open challenges include bridging the molecular-to-device-scale modeling gap, addressing cryogenic thermophysical data deficiencies, resolving turbulence–phase-change coupling, and developing reduced-order models for real-time process control.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。