全國服務谘詢熱線:

13395745986

當前位置:首頁  >  技術文章  >  碳中和催生黑科技:TDLAS+激光雷達強強聯手!甲烷泄漏無所遁形

碳中和催生黑科技:TDLAS+激光雷達強強聯手!甲烷泄漏無所遁形

更新日期:2021-12-10      點擊次數:2653

英國布裏斯托爾大學衍生出的QLM技術公司開發了一種基於(yu) 量子光譜技術的氣體(ti) 成像儀(yi) 器。該設備稱為(wei) QLM-1讓來自石油和天然氣行業(ye) 的的重要溫室氣體(ti) ——甲烷泄漏——無所遁形

 

這款相機使用最進的量子光譜技術來看到不可見的氣體(ti) 分子英國研究與(yu) 創新部UKRI商業(ye) 化量子技術挑戰總監Roger McKinlay說。

 

image.png 

一種新型的量子光譜氣體(ti) 成像技術讓破壞環境的甲烷泄漏無所遁形(圖片來源:UKRI

 

該傳(chuan) 感器使用一種稱為(wei) 可調諧二極管激光雷達Tunable Diode Lidar, TDLidar的新技術,該技術將可調諧二極管激光吸收光譜Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)、差分吸收激光雷達Differential Absorption Lidar, DIAL)、和時間相關(guan) 單光子計數Time Correlated Single Photon Counting, TCSPC)的優(you) 勢結合,實現了基於(yu) 低功率半導體(ti) 二極管激光器遠程氣體(ti) 光譜分析和測距。該團隊的第一個(ge) TDLidar甲烷傳(chuan) 感器在隨機調製連續波RM-CW激光雷達係統中使用波長在甲烷分子吸收線附近1.6509 μm近紅外激光器和珀爾帖冷卻單光子雪崩二極管Single Photon Avalanche Diode, SPAD探測器。

 

相較於(yu) 現有基於(yu) 激光的甲烷測量係統通常使用複雜且昂貴的反射鏡陣列將光反射到傳(chuan) 統檢測器中QLM產(chan) 品使用SPAD探測器足夠靈敏,可以僅(jin) 探測幾個(ge) 光子,而且無需鏡子提供反射回波

 

這項工作由英國的工業(ye) 戰略挑戰基金旗下的商業(ye) 化量子技術挑戰項目資助,是兩(liang) 年的研究項目——碳排放單光子激光雷達成像Single Photon Lidar Imaming of Carbon Emissions, SPLICE——的成果。SPLICE是英國國家量子技術計劃的一部分QLM宣稱這個(ge) 技術將使氣體(ti) 可視化解決(jue) 方案*商業(ye) 化。

 

QLM在其網站上表示:SPLICE項目的總體(ti) 目標是成功開發行業(ye) 實用化的單光子激光雷達氣體(ti) 成像儀(yi) 器可用於(yu) 連續氣體(ti) 泄漏檢測和溫室氣體(ti) 監測。該項目的三個(ge) 關(guan) 鍵目標是實現遠距離條件下的高精度測量產(chan) 品實用性和廣泛適用性,以及可擴展和低成本的技術。該項目資金用於(yu) 產(chan) 品研發、現場試驗、工藝優(you) 化和商業(ye) 路演等。到項目結束時,QLM氣體(ti) 成像相機和配件將*用於(yu) 石油天然氣以及環境科學行業(ye) ,從(cong) 而在設施規模上改變監測甲烷和二氧化碳的方式。

 

值得一提的是,如果釋放到大氣中,甲烷作為(wei) 溫室氣體(ti) 的效力是二氧化碳的84倍。此外,科學家估計如果從(cong) 油氣井中提取天然氣的過程中3.2% 的甲烷(天然氣的主要成分)泄漏到大氣中造成的溫室效應將使天然氣的環保性比煤炭還要低。

 

在實際應用場景中,過去的監測方法通常囿於(yu) 太長的反應時間,並且難以準確測量甲烷的泄漏。嶄新的甲烷氣體(ti) 成像係統可以遠距離連續檢測、量化和模擬泄漏的發展,還可以監控排放率並創建氣體(ti) 泄漏位置的精確地圖並在氣體(ti) 泄漏時立即通知工廠操作員。這些優(you) 勢都是與(yu) 當前檢測方法的重大改進

 

QLM執行官Murray Reed表示:石油和天然氣*已承諾大幅減少其甲烷排放量,然而沒有人能夠正確、連續和大規模地測量甲烷,無法測量的東(dong) 西是沒辦法管理的”“問題的規模是巨大的,僅(jin) 在北美就有超過50萬(wan) 口活躍的氣井,以及成千上萬(wan) 的海上鑽井平台和儲(chu) 氣設施。在英國,我們(men) 有24個(ge) 主要的管道壓縮機站,為(wei) 長距離天然氣管道供能,以及數百個(ge) 地上儲(chu) 存裝置。所有的設備可能在某個(ge) 時候發生泄漏。

 

與(yu) 此同時,謝菲爾德大學、阿斯頓大學和布裏斯托爾大學正在努力擴大新傳(chuan) 感器可以檢測的氣體(ti) 範圍,以包括許多其他溫室氣體(ti) 。這開啟了在農(nong) 業(ye) 其他產(chan) 業(ye) 使用該技術的可能性。

 

作為(wei) SPLICE項目的補充,QLM與(yu) Inzpire Limited合作開展搭載在無人機上的甲烷測量試驗評估其激光雷達氣體(ti) 成像係統安裝在無人機上的檢測和量化甲烷排放能力。基於(yu) 對人眼安全的紅外半導體(ti) 激光器,對環境進行的激光掃描將可以構建物體(ti) 和氣體(ti) 分子的3D圖片,準確顯示泄漏的位置和大小。

 

image.png 

QLMTDLidar甲烷傳(chuan) 感器示意圖:激光掃描可以構建物體(ti) 和氣體(ti) 分子的3D圖片,準確顯示泄漏的位置和大小

 

全國統一服務電話

0574-88357326

電子郵箱:info@healthyphoton.com

公司地址:浙江省寧波市鄞州區潘火街道金源路中創科技園1號樓305室

微信公眾(zhong) 號