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2025 article

How cryogenic surface properties govern CO2 crystal nucleation: Molecular simulations of lattice constants and wettability effects

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Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Understanding the nucleation of carbon dioxide (CO2) crystals on heat transfer surfaces is crucial for improving cryogenic carbon capture. Using molecular dynamics simulations, this study investigates how surface lattice constants and wettability affect CO2 crystal nucleation. Results demonstrate material-dependent variations in nucleation rates, preferential nucleation sites, and temperature thresholds of CO2 crystal nucleation. Notably, copper surfaces with a 3.61 Å lattice spacing promote highly ordered CO2 adsorption layers. This ordering shows exceptional geometric match (99.65%) with the structure of Pa3 crystals, leading to higher nucleation temperatures and faster nucleation rates. Furthermore, wettability studies reveal that a contact angle of 58° minimizes the deviation in interplanar spacing within the adsorption layer from the Pa3 crystal standard (to only 0.21%). Combining the optimal lattice constant (3.61 Å) and wettability (58°) synergistically raises the CO2 nucleation temperature threshold to 153 K. This significantly enhances the efficiency of converting gaseous CO2 into high-purity solid form. This work clarifies how surface properties jointly influence the kinetics of low-temperature CO2 solidification and provides a theoretical basis for designing efficient heat exchange surfaces in cryogenic carbon capture systems.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
How cryogenic surface properties govern CO2 crystal nucleation: Molecular simulations of lattice constants and wettability effects
Date Crossref
01/11/2025
Éditeur
AIP Publishing
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Northeast Electric Power University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • South China University of Technology pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • School of Energy and Power Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • School of Chemistry and Chemical Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Northeast Electric Power University, South China University of Technology et School of Energy and Power Engineering, avec 1 autre affiliation.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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