空氣燃料實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)“夢(mèng)想成真”

2021年11月4日，英國(guó)《自然》雜志發(fā)表了一項(xiàng)工程學(xué)研究，瑞士科學(xué)家團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種用陽(yáng)光和空氣生產(chǎn)燃料的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，且該系統(tǒng)能在日常條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。這項(xiàng)研究或?yàn)樯a(chǎn)碳中和的碳?xì)淙剂箱伷降缆罚诂F(xiàn)階段，生產(chǎn)流程仍需進(jìn)行大量?jī)?yōu)化和改進(jìn)。

航空和航運(yùn)目前約占人為二氧化碳排放總量的8%。“Drop-in”燃料是一種具有前景的替代燃料源，這是一種合成版本的石油衍生液態(tài)烴（例如，煤油、汽油或柴油都是液態(tài)烴），能在太陽(yáng)能的幫助下用水和二氧化碳制成。之前演示過(guò)這種太陽(yáng)能燃料生產(chǎn)過(guò)程的獨(dú)立步驟，但在真實(shí)世界條件下運(yùn)行完整步驟和優(yōu)化后的系統(tǒng)一直存在較大難度。

此次，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院研究人員阿爾多·斯坦菲爾德及其同事，描述了一種安裝在實(shí)驗(yàn)室屋頂?shù)奶?yáng)能燃料系統(tǒng)。該系統(tǒng)由3個(gè)關(guān)鍵單元組成：一個(gè)是直接空氣捕獲裝置，能從空氣中提取二氧化碳和水;一個(gè)是太陽(yáng)氧化還原裝置，能利用太陽(yáng)能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)換為一氧化碳和氫的混合物（合成氣）;還有一個(gè)氣轉(zhuǎn)液裝置，能將合成氣轉(zhuǎn)換為液態(tài)烴或甲醇。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能在間歇性太陽(yáng)輻射下順利、穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，在一天7 h的典型工作時(shí)間里能產(chǎn)生32 mL的甲醇，驗(yàn)證了太陽(yáng)能燃料生產(chǎn)流程的技術(shù)可行性。

研究團(tuán)隊(duì)評(píng)估了他們系統(tǒng)所需的升級(jí)方案，從而有望滿足全球范圍內(nèi)的航空煤油消耗量（2019年為4 140億L）。據(jù)估算，所有太陽(yáng)燃料生產(chǎn)廠的總土地足跡大概在4.5萬(wàn)km2，相當(dāng)于撒哈拉沙漠面積的0.5%左右。但是，第一代商用太陽(yáng)能燃料廠生產(chǎn)的這類(lèi)燃料將比其能取代的化石煤油更貴。

這種裝置制造的燃料是碳中性的，因?yàn)樗鼈內(nèi)紵尫诺亩趸寂c制作時(shí)提取的二氧化碳量一樣。研究人員認(rèn)為，考慮到建設(shè)太陽(yáng)能燃料廠所需的初始投入成本較高，有必要制定支持政策來(lái)推進(jìn)這些燃料的大規(guī)模部署。

（來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）