碳捕捉（Carbon Capture）利用吸收、吸附或其他分離程序，從氣體中分離二氧化碳（CO₂），以供後續封存或利用。對研究人員而言，除了材料能捕捉多少 CO₂，更需要了解捕捉速度、混合氣體影響，以及再生過程中的氣體釋放行為。

Hiden Analytical 的碳捕捉應用介紹指出，即時氣體分析可持續追蹤氣體組成變化，協助研究人員理解 CO₂ 吸附過程，並評估不同材料與操作條件。

突破曲線：觀察 CO₂ 何時穿過吸附床

在固定床實驗中，含 CO₂ 的混合氣體通過吸附材料。隨著材料逐漸接近飽和，出口 CO₂ 濃度會上升；將出口濃度隨時間的變化記錄下來，即可建立突破曲線（Breakthrough Curve）。

線上質譜可連續記錄出口氣體訊號，協助比較突破時間與曲線形狀。若要進一步計算捕捉量，則須結合校正後的濃度、入口與出口流量、材料質量及系統延遲，完成物料衡算。

實際氣體組成會改變捕捉行為

Hiden 引用的一項研究，使用 HPR-20 線上質譜分析固定床出口的 CO₂、CO 與 Ar，評估鹽促進 MgCeOₓ 吸附材料在含水氣與 CO 條件下的動態捕捉行為。

在該研究條件下，加入水氣使突破時間由 159 秒延長至 213 秒；但含有 CO 時，則觀察到微量 CO₂ 提前突破及捕捉容量下降。研究結合原位紅外光譜，進一步分析表面物種與競爭吸附機制。

這個案例說明，單一 CO₂ 氣體下的測試結果，未必能直接代表混合氣體環境中的材料表現。上述數值屬於該材料與實驗條件的結果。

再生量測與取樣配置

材料再生時，可配合升溫、降壓或吹掃程序，追蹤 CO₂ 釋放隨時間的變化。比較重複循環的捕捉與釋放資料，有助於評估材料的可再生性與效能變化。

規劃量測時，應同時考慮氣體壓力、濕度、取樣管路溫度、流量與死體積。含水氣的實驗尤其需要避免冷凝；定量分析亦應處理背景訊號、質譜碎片干擾及不同物種的響應差異。

Hiden 氣體分析系統｜依研究需求選擇

QGA 2.0： 適合需要連續取得多成分定量濃度的氣體分析，例如反應器出口組成與動態濃度追蹤。

HPR-20 R&D： 適合高靈敏度氣體與蒸氣分析，以及需要較彈性質譜量測設定的研究。實際配置應依目標物種、濃度與取樣條件評估。

Hiden QGA 2.0｜圖片來源：恩詠有限公司產品頁

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資料與研究來源

Hiden 原廠應用介紹：
Carbon Capture｜碳捕捉氣體分析

研究案例：
Bang, G., Kim, K.-M., Jin, S. and Lee, C.-H.（2022）。
Dynamic CO₂ sorption on MgO-based sorbent in the presence of CO and H₂O at elevated pressures.
Chemical Engineering Journal，433，134607。
DOI： 10.1016/j.cej.2022.134607
Hiden 研究編號：AP-HPR-20-202267。

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恩詠有限公司可依碳捕捉材料、固定床反應器、目標氣體、濃度範圍、操作壓力與溫度，協助評估質譜系統、取樣管路及定量分析配置。

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