阳光到汽油项目从稀薄的空气中寻找燃料

导读 桑迪亚国家实验室的一个研究小组利用集中的太阳能来反转燃烧,正在建造一个原型设备,旨在利用集中的太阳能将二氧化碳化学再激发成一氧化碳

桑迪亚国家实验室的一个研究小组利用集中的太阳能来反转燃烧,正在建造一个原型设备,旨在利用集中的太阳能将二氧化碳化学“再激发”成一氧化碳。然后,一氧化碳可用于制造氢气或用作构建块以合成液体可燃燃料,例如甲醇或甚至汽油,柴油和喷气燃料。

原型设备称为计数器旋转环接收器反应器回收器(简称CR5),它将在两个不同的步骤中破坏二氧化碳中的碳 - 氧键以形成一氧化碳和氧气。这是将二氧化碳转化为阳光燃料的主要方法。

桑迪亚研究团队将这种方法称为“阳光汽油”(S2P)。“液态太阳能燃料”是最终产品 - 由水和由太阳能生产的一氧化碳制成的甲醇,汽油或其他液体燃料。

CR5的发明者Rich Diver表示,该设备最初的想法是将水分解为氢气和氧气。然后,氢可以为潜在的氢经济提供燃料。

桑迪亚的研究人员提出了使用CR5来分解二氧化碳的想法,就像水一样。在过去一年中,他们已经展示了概念证明,并正在完成一个原型设备,该设备将使用集中的太阳能来重新激活二氧化碳或水,即燃烧产物。这将形成一氧化碳,氢气和氧气,最终可用于在集成的S2P系统中合成液体燃料。

该项目的核心研究人员是Jim E. Miller和Nathan Siegel。项目冠军是桑迪亚燃料和能源转换部经理Ellen B. Stechel。

Stechel说,研究人员已经知道很长一段时间理论上可能有可能回收二氧化碳,但许多人认为它在技术上或经济上都不可能实用。

“因此,它没有得到充分的追求,”她说。“我们不仅认为这是可能的,该团队已经开发出一种原型,他们完全可以预见到这将成功地在一个聪明且可行的两步过程中分解二氧化碳。”

Stechel指出,本发明的一个驱动因素是需要减少温室气体。

她说:“这项发明虽然可能距市场还有15到20年的时间,却能够减少二氧化碳排放,同时保留使用我们熟知和喜爱的燃料的选择。” “将二氧化碳再循环到燃料中是一种有吸引力的替代方法。”

桑迪亚的内部实验室指导研究与开发(LDRD)计划为Sunshine to Petrol提供资金。该研究还引起了DoD / DARPA(国防高级研究计划局)的兴趣和一些资金。

“令人兴奋的是,这项发明将导致化石燃料至少使用两次,这意味着将大量二氧化碳排放到大气中,并降低化石燃料从地下拉出的速度,”Diver说。

他说,作为一个例子,煤炭将在一个清洁的煤电厂燃烧。来自煤燃烧的二氧化碳将被捕获并在CR5中还原为一氧化碳。然后,一氧化碳将成为制造汽油,喷气燃料,甲醇或几乎任何类型的液体燃料的起点。

液体燃料的前景非常重要,因为它符合当前的汽油和石油基础设施。在合成燃料由一氧化碳制成后,它可以通过管道运输或放入卡车并运到加油站,就像现在从石油中提炼的汽油一样。此外,它适用于普通汽油和柴油发动机车辆。

米勒表示,虽然第一步是从集中的二氧化碳中捕获二氧化碳 - 例如发电厂,烟囱和啤酒厂 - 但最终目标是将其从空中夺走。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。

“我们对这个原型的总体目标是展示CR5概念的实用性,并确定如何将小规模测试的测试结果扩展到真实设备中,”Miller说。“与最终开发的设计相比,设计是保守的。”

Diver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家商店手工制造了精密设备,现在正在等几个部件来完成它。初步测试将水分解为氢气和氧气。之后将进行类似地将二氧化碳分解为一氧化碳和氧气的测试。

除了拥有近乎完整的原型外,研究团队已经证明化学反应可以通过多个循环重复进行而不会损失性能,并且在实际设备上的循环时间足够短。

“我们现在必须在一个连续工作设备中完成所有工作,”西格尔说。

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