蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員揭示了他們開發(fā)的一種用于制造可持續(xù)燃料的工藝技術(shù)。研究人員開發(fā)的技術(shù)的有趣之處在于，它可以只使用陽光和空氣生產(chǎn)碳中性的運輸燃料。他們已經(jīng)展示了他們所謂的太陽能小型煉油廠的穩(wěn)定和可靠的運行。

太陽能小型煉油廠的演示是在真實的太陽條件下進行的。它展示了一種創(chuàng)造太陽能燃料的方法，這種燃料可以在不支付任何碳成本的情況下被推向市場。該系統(tǒng)是由Aldo Steinfeld領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)的，他們的原型系統(tǒng)在蘇黎世的機器實驗室的屋頂上運行。該原型系統(tǒng)可以利用陽光和空氣以及一個多階段的熱化學(xué)過程來生產(chǎn)液體燃料，如甲醇或煤油。

過去兩年，太陽能小型煉油廠一直在大樓屋頂上運行，Steinfeld說他和團隊已經(jīng)成功證明了該技術(shù)的可行性。此外，該集成系統(tǒng)可以在間歇性太陽輻射的條件下穩(wěn)定運行，是一個可行的未來研究平臺。

由該系統(tǒng)創(chuàng)造的燃料被稱為"滴入式燃料"。這意味著這些燃料是來自石油的液態(tài)碳氫化合物的合成替代品，并且與現(xiàn)有的存儲、分配和利用基礎(chǔ)設(shè)施完全兼容。因此，項目研究人員認為他們的燃料在可持續(xù)的長途航空中特別有用。

使用該系統(tǒng)制造的燃料是碳中性的，因為它們依靠太陽能進行生產(chǎn)。這些燃料在燃燒過程中只釋放出在生產(chǎn)過程中從空氣中提取的二氧化碳量。更重要的是，生命周期評估表明，當(dāng)使用可再生能源生產(chǎn)鋼鐵或玻璃等材料時，該過程接近100%或零排放。

該系統(tǒng)以熱力學(xué)為基礎(chǔ)，太陽能煉油廠利用三個串聯(lián)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換過程。第一個轉(zhuǎn)換過程是直接空氣捕捉裝置，負責(zé)從環(huán)境空氣中提取二氧化碳和水。然后，該裝置使用太陽能氧化還原裝置將CO2和H2O轉(zhuǎn)化為CO和H2的混合物，稱為合成氣。最后，第三步是一個氣體到液體的合成裝置，將合成氣轉(zhuǎn)化為液體碳氫化合物。

Steinfeld說，該原型系統(tǒng)迷你煉油廠在蘇黎世沒有最佳太陽輻射的真實現(xiàn)場條件下運行。在典型的一天的運行中，產(chǎn)生的合成氣量約為100升，被加工成半分升的純甲醇。雖然這不是很多的，但Steinfeld很清楚，生產(chǎn)鏈的組成部分還沒有被優(yōu)化，優(yōu)化是下一階段的工作。該系統(tǒng)的另一個關(guān)鍵方面是，它沒有產(chǎn)生任何不受歡迎的副產(chǎn)品。該團隊還能夠定制合成氣生產(chǎn)，以產(chǎn)生甲醇或煤油。一個挑戰(zhàn)是能源效率低，研究人員測量了迄今為止太陽能反應(yīng)器的最高效率值為5.6%。雖然優(yōu)化工作正在進行，但該系統(tǒng)可以顯著擴大規(guī)模，供工業(yè)使用。

關(guān)鍵詞： 蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院 持續(xù)燃料 工藝技術(shù) 太陽能