蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH Zurich)的工程師們展示了一個試驗系統(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。
隨著對人類二氧化碳排放造成的損害有了更清楚的認識，有大量的工作正在過渡到電動汽車、氫氣發(fā)電、燃料電池和其他可持續(xù)的能源形式。然而，這些進展將需要對現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施進行大的改變，這可能會減緩其實施。
同時，合成燃料可能是一個不錯的解決方案。這些燃料是模仿目前的液體碳氫化合物燃料，但由可再生資源生產(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充了化石燃料，它們可以被"放入"現(xiàn)有的發(fā)動機和基礎(chǔ)設(shè)施中。
在這項新研究中，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員開發(fā)并測試了一個新的系統(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，燃燒時釋放的二氧化碳與生產(chǎn)時從空氣中去除的二氧化碳一樣多。
該系統(tǒng)由三個單元組成--一個直接空氣捕獲單元、一個太陽能氧化還原單元和一個氣體變液體單元。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單元，在那里，太陽能被利用來觸發(fā)化學(xué)反應(yīng)。
一個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)部是一個由氧化鈰制成的陶瓷結(jié)構(gòu)，它從進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單元，在那里它被轉(zhuǎn)化為液體碳氫化合物燃料，如煤油或甲醇。
為了測試這個概念，研究人員在一棟大樓的屋頂上建立了一個5kW的小型試驗系統(tǒng)。每天運行7小時后，該設(shè)備每天能夠生產(chǎn)32毫升的甲醇。
這不是一個整體，但該團隊說，這表明這個概念是可行的，可以擴大到商業(yè)生產(chǎn)。一個大規(guī)模的工廠可能看起來像一個太陽能熱電廠，有一排聚光器將陽光集中到一個中心塔上。該團隊計算，一個使用10個這樣的系統(tǒng)的工廠，每個收集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)對煤油的全部需求，該團隊計算出需要大約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，因此需要補貼和支持來使它們落地，這可能限制了它們的可行性。
這項研究發(fā)表在《自然》雜志上。
