Исследователи разработали систему производства топлива, которая использует воду, углекислый газ (CO 2 ) и солнечный свет для производства авиационного топлива. Они внедрили систему в полевых условиях, и разработка, опубликованная 20 июля в журнале Joule , может помочь авиационной отрасли стать углеродно-нейтральной.
«Мы первыми продемонстрировали всю цепочку термохимических процессов от воды и CO 2 до керосина в полностью интегрированной системе солнечной башни», — говорит Альдо Штайнфельд, профессор Швейцарской высшей технической школы Цюриха и соответствующий автор статьи. Предыдущие попытки производства авиационного топлива с использованием солнечной энергии в основном проводились в лаборатории.
На авиационный сектор приходится около 5% глобальных антропогенных выбросов, вызывающих изменение климата. Он в значительной степени зависит от керосина или топлива для реактивных двигателей , которое представляет собой жидкое углеводородное топливо, обычно получаемое из сырой нефти. В настоящее время нет чистой альтернативы для обеспечения дальнемагистральных коммерческих рейсов в глобальном масштабе.
«С помощью нашей солнечной технологии мы показали, что можем производить синтетический керосин из воды и CO 2 вместо получения его из ископаемого топлива. Количество CO 2 , выделяемое при сгорании керосина в реактивном двигателе, равно количеству, потребляемому при его производстве в солнечной энергетике.», — говорит Стейнфельд. «Это делает топливо нейтральным по отношению к углероду, особенно если мы будем использовать в качестве ингредиента CO 2 , полученный непосредственно из воздуха, надеюсь, в не слишком отдаленном будущем».
В рамках проекта Европейского союза SUN-to-LIQUID Стейнфельд и его коллеги разработали систему, которая использует солнечную энергию для производства альтернативного топлива, которое представляет собой синтетическую альтернативу ископаемому топливу, такому как керосин и дизельное топливо. По словам Штайнфельда, полученный на солнечной энергии керосин полностью совместим с существующей авиационной инфраструктурой для хранения, распределения и конечного использования топлива в реактивных двигателях. Он также добавляет, что его можно смешивать с керосином, полученным из ископаемых источников.
В 2017 году команда приступила к расширению проекта и построила завод по производству солнечного топлива в Институте энергетики IMDEA в Испании. Завод состоит из 169 отражающих панелей, отслеживающих солнце, которые перенаправляют и концентрируют солнечное излучение в солнечный реактор, установленный на вершине башни. Затем концентрированная солнечная энергия запускает циклы окислительно-восстановительных реакций в солнечном реакторе, который содержит пористую структуру из оксида церия . Диоксид церия, который не расходуется, но может использоваться снова и снова, превращает воду и CO 2 , подаваемые в реактор, в синтез -газ , специально подобранную смесь водорода и монооксида углерода. Затем синтетический газ направляется в конвертер газа в жидкость, где он окончательно перерабатывается в жидкие углеводородные топлива, включая керосин и дизельное топливо.
«Эта топливная установка для солнечных башен работала с настройкой, соответствующей промышленному внедрению, что стало технологической вехой на пути к производству экологичного авиационного топлива», — говорит Стейнфельд.
В течение девяти дней работы завода, о котором сообщается в статье, энергоэффективность солнечного реактора — часть подводимой солнечной энергии , которая преобразуется в энергию производимого синтез-газа — составляла около 4%. Штейнфельд говорит, что его команда интенсивно работает над улучшением конструкции, чтобы повысить эффективность до значений более 15%. Например, они изучают способы оптимизации структуры диоксида церия для поглощения солнечного излучения и разрабатывают методы восстановления тепла, выделяемого во время окислительно-восстановительных циклов.
Дополнительная информация: Стефан Золлер и др., Завод по производству топлива для солнечной башни для термохимического производства керосина из H2O и CO2, Джоуль (2022). DOI: 10.1016/j.joule.2022.06.012
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com