仅需阳光和空气 试验系统可轻松制出碳中性液体燃料

2021-11-04 16:43  财联社

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,近期,苏黎世联邦理工大学(ETH Zurich)的工程师们展示了一个试验系统,可以从阳光和空气中生产燃料。该装置从大气中捕获二氧化碳和水,利用太阳能将其转化为合成气,然后将其转化为本质上是碳中性的液体燃料。

随着人们对二氧化碳排放造成的危害有了更清晰的认识,在向电动汽车、氢动力、燃料电池和其他可持续能源转型方面,还有大量工作要做。然而,这些进步将需要对现有的基础设施进行大的改变,这可能会减慢它们的实施。

与此同时,合成燃料可能是一个不错的解决方案。这些燃料是模仿目前的液体碳氢化合物燃料,但由可再生资源生产,如生物质、废物或大气中已经存在的碳。而且它们可以被直接"放入"现有的发动机和基础设施中,替代或补充化石燃料。

在这项新研究中,苏黎世联邦理工大学的研究人员开发并测试了一种新系统,该系统仅使用阳光和空气就可以直接生产这些燃料。由此产生的燃料是碳中性的,燃烧时释放的二氧化碳与此前从空气中去除的二氧化碳一样多。

据了解,该系统由三个单元组成:直接空气捕获单元、太阳能氧化还原单元和气液转换单元。第一部分吸收周围的空气,利用吸附把二氧化碳和水从空气中吸出来。然后这些装置被输送到第二个单元,在那里太阳能被利用来触发化学反应。

一个抛物面聚光器将太阳光以3000倍的系数聚焦到太阳能反应器上,产生1500℃的温度。反应器内部是一个由氧化铈制成的陶瓷结构,它从进入的二氧化碳和水中吸收氧气,产生氢气和一氧化碳--合成气。

合成气本身可以被收集起来使用,或者可以被输送到第三个单元,在那里它被转化为液体碳氢化合物燃料,如煤油或甲醇。这项研究成功已发表在了《自然》杂志上。

仅需阳光和空气 试验系统可轻松制出碳中性液体燃料

为了测试这一概念,研究人员在一幢建筑的屋顶上安装了一个小型的5kW的小型试验系统。每天运行7小时后,该设备每天能够生产32毫升的甲醇。

尽管这还不算多,但该团队表示,这表明这一概念是可行的,可以扩大到商业生产。一个大型的发电厂可能看起来像一个太阳能热电厂,有一排聚光器将阳光集中到一个中心塔上。经计算,如果有一个使用10个这样系统的工厂,可以每天生产95000升的煤油,这足够让一架空客A350从伦敦飞到纽约再飞回来。

为了满足航空煤油的全部需求,研究小组计算出大约需要45000平方公里(17375平方英里)的太阳能发电厂。因此不幸的是,建立这些工厂的高额前期费用将使这些燃料比它们所替代的化石燃料更昂贵,因此需要补贴和支持来使它们落地,这可能限制了它们的可行性。

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