研究人员展示一种用于制造可持续燃料的工艺

苏黎世联邦理工学院的研究人员揭示了他们开发的一种用于制造可持续燃料的工艺技术。研究人员开发的技术的有趣之处在于，它可以只使用阳光和空气生产碳中性的运输燃料。他们已经展示了他们所谓的太阳能小型炼油厂的稳定和可靠的运行。

太阳能小型炼油厂的演示是在真实的太阳条件下进行的。它展示了一种创造太阳能燃料的方法，这种燃料可以在不支付任何碳成本的情况下被推向市场。该系统是由Aldo Steinfeld领导的研究小组开发的，他们的原型系统在苏黎世的机器实验室的屋顶上运行。该原型系统可以利用阳光和空气以及一个多阶段的热化学过程来生产液体燃料，如甲醇或煤油。

过去两年，太阳能小型炼油厂一直在大楼屋顶上运行，Steinfeld说他和团队已经成功证明了该技术的可行性。此外，该集成系统可以在间歇性太阳辐射的条件下稳定运行，是一个可行的未来研究平台。

由该系统创造的燃料被称为"滴入式燃料"。这意味着这些燃料是来自石油的液态碳氢化合物的合成替代品，并且与现有的存储、分配和利用基础设施完全兼容。因此，项目研究人员认为他们的燃料在可持续的长途航空中特别有用。

使用该系统制造的燃料是碳中性的，因为它们依靠太阳能进行生产。这些燃料在燃烧过程中只释放出在生产过程中从空气中提取的二氧化碳量。更重要的是，生命周期评估表明，当使用可再生能源生产钢铁或玻璃等材料时，该过程接近100%或零排放。

该系统以热力学为基础，太阳能炼油厂利用三个串联的热化学转换过程。第一个转换过程是直接空气捕捉装置，负责从环境空气中提取二氧化碳和水。然后，该装置使用太阳能氧化还原装置将CO2和H2O转化为CO和H2的混合物，称为合成气。最后，第三步是一个气体到液体的合成装置，将合成气转化为液体碳氢化合物。

Steinfeld说，该原型系统迷你炼油厂在苏黎世没有最佳太阳辐射的真实现场条件下运行。在典型的一天的运行中，产生的合成气量约为100升，被加工成半分升的纯甲醇。虽然这不是很多的，但Steinfeld很清楚，生产链的组成部分还没有被优化，优化是下一阶段的工作。该系统的另一个关键方面是，它没有产生任何不受欢迎的副产品。该团队还能够定制合成气生产，以产生甲醇或煤油。一个挑战是能源效率低，研究人员测量了迄今为止太阳能反应器的最高效率值为5.6%。虽然优化工作正在进行，但该系统可以显著扩大规模，供工业使用。