一种用于从处理气流捕获目标气体的高容积效率热集成系统,包括：整体式本体和分配系统,其中：所述整体式本体包括：第一组多个分离通道,所述第一组多个分离通道穿过所述整体式本体并平行于所述整体式本体的第一流动轴线；以及第二组多个分离通道,所述第二组多个分离通道穿过所述整体式本体并平行于所述整体式本体的第二流动轴线；所述第一组多个分离通道和所述第二组多个分离通道布置成使得所述第一组多个分离通道的各个通道与所述第二组多个分离通道的各个通道热连通；所述第一组多个分离通道不与所述第二组多个分离通道中任一个流体连通；所述第一组多个分离通道的第一分隔壁和所述第二组多个分离通道的第二分隔壁包括吸附材料的吸附表面,所述吸附表面从处理气流可逆地吸收目标气体；以及所述高容积效率热集成系统在第一状态与第二状态之间切换,在所述第一状态中,所述分配系统同时将处理气流供应至所述第二组多个分离通道和将吹扫流供应至所述第一组多个分离通道,在所述第二状态中,所述分配系统同时将处理气流供应至所述第二组多个分离通道并将吹扫流供应至所述第一组多个分离通道。