蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH Zurich)的工程師們展示了一個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)，可以用陽光和空氣生產(chǎn)燃料。該設(shè)備從大氣中捕獲二氧化碳和水，并利用太陽能將其轉(zhuǎn)化為合成氣，然后將其轉(zhuǎn)化為基本上是碳中性的液體燃料。
隨著對(duì)人類二氧化碳排放造成的損害有了更清楚的認(rèn)識(shí)，有大量的工作正在過渡到電動(dòng)汽車、氫氣發(fā)電、燃料電池和其他可持續(xù)的能源形式。然而，這些進(jìn)展將需要對(duì)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行大的改變，這可能會(huì)減緩其實(shí)施。
同時(shí)，合成燃料可能是一個(gè)不錯(cuò)的解決方案。這些燃料是模仿目前的液體碳?xì)浠衔锶剂希煽稍偕Y源生產(chǎn)，如生物質(zhì)、廢品或大氣中已有的碳。而且，由于它們?nèi)〈蜓a(bǔ)充了化石燃料，它們可以被"放入"現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)和基礎(chǔ)設(shè)施中。
在這項(xiàng)新研究中，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員開發(fā)并測(cè)試了一個(gè)新的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以只使用陽光和空氣來生產(chǎn)這些燃料。由此產(chǎn)生的燃料是碳中性的，燃燒時(shí)釋放的二氧化碳與生產(chǎn)時(shí)從空氣中去除的二氧化碳一樣多。
該系統(tǒng)由三個(gè)單元組成--一個(gè)直接空氣捕獲單元、一個(gè)太陽能氧化還原單元和一個(gè)氣體變液體單元。第一部分吸入環(huán)境空氣，并利用吸附作用將二氧化碳和水從其中抽出。然后，這些被輸送到第二個(gè)單元，在那里，太陽能被利用來觸發(fā)化學(xué)反應(yīng)。
一個(gè)拋物面聚光器將太陽光以3000倍的系數(shù)聚焦到太陽能反應(yīng)器上，產(chǎn)生1500℃的溫度。反應(yīng)器內(nèi)部是一個(gè)由氧化鈰制成的陶瓷結(jié)構(gòu)，它從進(jìn)入的二氧化碳和水中吸收氧氣，產(chǎn)生氫氣和一氧化碳--合成氣。合成氣本身可以被收集起來使用，或者可以被輸送到第三個(gè)單元，在那里它被轉(zhuǎn)化為液體碳?xì)浠衔锶剂希缑河突蚣状肌?/p>
為了測(cè)試這個(gè)概念，研究人員在一棟大樓的屋頂上建立了一個(gè)5kW的小型試驗(yàn)系統(tǒng)。每天運(yùn)行7小時(shí)后，該設(shè)備每天能夠生產(chǎn)32毫升的甲醇。
這不是一個(gè)整體，但該團(tuán)隊(duì)說，這表明這個(gè)概念是可行的，可以擴(kuò)大到商業(yè)生產(chǎn)。一個(gè)大規(guī)模的工廠可能看起來像一個(gè)太陽能熱電廠，有一排聚光器將陽光集中到一個(gè)中心塔上。該團(tuán)隊(duì)計(jì)算，一個(gè)使用10個(gè)這樣的系統(tǒng)的工廠，每個(gè)收集100兆瓦的太陽輻射功率，可以每天生產(chǎn)95000升的煤油。
為了滿足航空業(yè)對(duì)煤油的全部需求，該團(tuán)隊(duì)計(jì)算出需要大約45000平方公里的太陽能發(fā)電廠。不幸的是，建立這些工廠的高額前期費(fèi)用將使這些燃料比它們所替代的化石燃料更昂貴，因此需要補(bǔ)貼和支持來使它們落地，這可能限制了它們的可行性。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然》雜志上。
