由稀薄空气制成的碳中性液体燃料

桑迪亚国家实验室的一个研究小组利用集中太阳能来逆转燃烧,正在建造一个原型设备,旨在利用集中太阳能以化学方式将二氧化碳“再充电”成一氧化碳。一氧化碳可以用来制造氢气,或者作为合成液态可燃燃料的原料,比如甲醇,甚至汽油、柴油和航空燃料。

该原型装置被称为反向旋转环接收反应堆回收器(简称CR5),它将通过两个不同的步骤打破二氧化碳中的碳氧键,生成一氧化碳和氧气。这是将二氧化碳从阳光转化为燃料的主要方法之一。

桑迪亚大学的研究人员里奇·戴弗组装了一个原型装置,该装置旨在通过化学方式将二氧化碳重新激活为一氧化碳,而一氧化碳最终可能成为合成液体可燃燃料的基石。

桑迪亚研究小组称这种方法为“阳光到汽油”(S2P)。“液体太阳能燃料”是最终产品——甲醇、汽油或其他由水和太阳能产生的一氧化碳制成的液体燃料。

桑迪亚是美国国家核安全局(NNSA)的实验室。

CR5的发明者Rich Diver说这个装置最初的想法是把水分解成氢和氧。氢气可以为潜在的氢经济提供燃料。

桑迪亚大学的研究人员想出了一个主意,用CR5来分解二氧化碳,就像分解水一样。在过去的一年里,他们已经证明了这一概念,并正在完成一个原型设备,该设备将使用集中的太阳能对燃烧产生的二氧化碳或水进行再充电。这将形成一氧化碳、氢和氧,最终可用于在一个完整的S2P系统中合成液体燃料。

该项目的共同研究人员是吉姆·e·米勒和内森·西格尔。项目冠军是Ellen B. Stechel, Sandia燃料和能源过渡部门的经理。

斯特切尔说,研究人员很早就知道,从理论上说,回收二氧化碳是可能的,但许多人认为,无论从技术上还是经济上,这都不可行。

她表示:“因此,人们并没有大力推行这一政策。”“我们不仅认为这是可能的,该团队还开发了一个原型,他们完全预计将成功分解二氧化碳,这是一个聪明而可行的两步过程。”

斯特切尔指出,这项发明的一个驱动力是减少温室气体的需要。

她说:“这项发明虽然可能还需要15到20年才能投入市场,但它确实有希望减少二氧化碳排放,同时保留继续使用我们熟悉并喜爱的燃料的选择。”“将二氧化碳回收为燃料是替代掩埋的一个很有吸引力的选择。”

桑迪亚公司的内部实验室指导研发(LDRD)计划为“阳光汽油”项目提供资金。为“阳光到汽油”项目提供资金的是内部实验室研发(LDRD)计划。这项研究也引起了美国国防部/国防部高级研究计划局(DARPA)的兴趣和一些资金。

“这项发明令人兴奋之处在于,它将导致化石燃料至少被使用两次,这意味着向大气中排放的二氧化碳更少,化石燃料从地下开采的速度也会降低,”戴弗说。

他说,举个例子,清洁煤电厂会烧煤。燃烧煤炭产生的二氧化碳将被捕获,并在CR5中还原为一氧化碳。一氧化碳将成为制造汽油、喷气燃料、甲醇或几乎任何一种液体燃料的起点。

液态燃料的前景是重要的,因为它符合当前的汽油和石油基础设施。从一氧化碳中合成燃料后,它可以通过管道运输或放在卡车上,然后拖到加油站,就像现在从石油中提炼的汽油一样。此外,它也适用于普通汽油和柴油发动机的车辆。

米勒说,虽然第一步是从二氧化碳的集中来源——如发电厂、烟囱和啤酒厂——捕获二氧化碳,但最终目标将是从空气中捕获二氧化碳。一个包含大气二氧化碳捕获的S2P系统可以生产碳中性液体燃料。

米勒说:“我们使用这个原型机的总体目标是演示CR5概念的实用性,并确定如何将小规模测试的结果扩展到实际设备中。”“与最终可能开发的产品相比,这个设计是保守的。”

潜水员说,原型应该在明年年初完成。他在桑迪亚国家太阳能热测试设施的一个车间手工制造了这个精密设备,现在正在等待几个部件来完成它。最初的测试将把水分解成氢和氧。随后将进行类似的将二氧化碳分解为一氧化碳和氧气的测试。

除了已经有了一个接近完成的原型,研究小组已经证明,这种化学物质可以通过多次循环反复工作而不损失性能,而且对于一个实际的设备来说,循环时间足够短。

西格尔说:“我们现在只需要在一个连续工作的设备上完成所有工作。”

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