替代能源迎革命?瑞士研究團隊發明「空氣變燃料」系統

  據西班牙《阿貝賽報》網站11月4日報導,我們越來越習慣於電動汽車、太陽能電池板和更清潔的能源。然而,較重的交通工具,如飛機或輪船——目前占人類活動二氧化碳排放總量的8%——仍然需要碳氫化合物燃料,因為真正有效的推進系統還沒有被設計出來。

  有些替代能源不如風能或太陽能等其他傳統能源那麼出名,但在短期內可能非常有用,例如合成燃料。它是一種由二氧化碳和氫氣製造的零排放燃料。因為這兩種元素結合,藉助陽光的力量,產生了碳氫化合物鏈,可以轉化為適用於汽車、卡車、飛機或輪船等內燃機的燃料。多年來,這一切都已為人所知;然而,科學家們還沒有設法製造出可以利用這種合成技術的高效設備。

  這就是來自瑞士蘇黎世聯邦理工學院的阿爾多·施泰因Felder團隊一直致力於研究的。實際上,他的系統「重新發明」了光合作用的自然過程:植物吸收大氣中的二氧化碳和水,並利用陽光提供能量,將這些原材料轉化為有機分子。這就是施泰因Felder團隊研發出的系統原型的工作原理,該過程分為三個階段。

  首先,該設備從大氣中吸收二氧化碳和水並將其儲存起來。隨後與一塊玄武岩接觸,後者吸收了不需要的碳——隨著時間的推移,它會變成固體。第二步涉及太陽能,它加熱一種叫做氧化鈰的材料,當它達到一定溫度時,會與二氧化碳和水發生反應。與二氧化碳的反應產生一氧化碳,並從水中產生氫氣。在這兩種情況下,副產品(或廢物)都是氧氣,它被排放到大氣中而不會產生負面影響。剩下的——這個過程將繼續——是一氧化碳和氫氣的混合物,稱為合成氣,用於製造柴油等許多東西。

  最後一部分是將合成氣轉化為有機分子。對於構成噴氣燃料的碳氫化合物,工業化學家通常會採用所謂的費托合成過程,即用於生產汽油、煤油或柴油等液態碳氫化合物的化學過程。但是施泰因Felder團隊選擇了另一種方法來製造甲醇而不是上述碳氫化合物。

  「到目前為止,太陽能燃料生產過程中的各個步驟都已得到證明。然而,在現實世界條件下實施完整和優化的系統一直具有挑戰性,」專家指出。

  該團隊研發的系統原型安裝在ETH機器實驗室大樓的屋頂上。據稱,該設備平均每天每工作7小時就能生產32毫升純甲醇,這個數量不大,「但這證明該系統是可行的」。粗略計算表明,要用合成材料取代目前的全部燃料量需要4.5萬平方公里的土地。

  專家團隊承認,第一批工廠的初始投資成本「將超過它必須取代的化石煤油的成本」。因此,他們要求「政策支持,允許廣泛部署這些燃料,從而減少污染物」。換句話說,從長遠來看,投資補助是為了獲得一種新的更清潔的燃料。毫無疑問,這將為需要它們的新世界提供新的替代方案。(編譯/韓超)

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