Солнце преобразует углекислый газ в топливо

Ученые Sandia провели презентацию устройства, которое производит топливо из углекислого газа.

Исследователи из Национальной Лаборатории Sandia успешно продемонстрировали опытный образец, который использует энергию солнца для преобразования воды и углекислого газа в стандартное топливо,пригодное для транспортировки. Установка "Свет в бензин" поможет найти способ преобразования СО2 от электростанций и заводов в бензин, дизель и реактивное топливо, предполагая, что процесс может стать эффективнее естественного фотосинтеза в два раза.

До недавнего времени, установка была лабораторной, имеющей небольшие размеры. Опытная установка была построена и проверена этой осенью. "Это - опытный образец, мы оцениваем," говорит исследователь Sandia Рич Дайвер, изобретатель устройства.

"В ближайшей перспективе мы видим это как альтернатива конфискации имущества," говорит Джеймс Миллер, инженер - химик с передовой лабораторией материалов Сандии. Вместо того, чтобы только качать метрополитен CO2 для постоянного хранения, говорит Мельник, обильная энергия солнца может использоваться, чтобы достигнуть "обратного сгорания", которое по существу возвращает углекислый газ в топливо. "Это - производительное использование CO2, который Вы могли бы захватить от угольного завода, пивоваренного завода, и подобных сконцентрированных источников."

Цилиндрическая металлическая установка, названная "Реактором с вращающимися кольцами". Рекуператор (CR5), полагается на сконцентрированную солнечную высокую температуру, чтобы вызвать термохимическую реакцию в богатом железом сложном материале. Материал разработан, чтобы удалить молекулу кислорода при очень высокой температуре, а затем восстановить молекулу кислорода, как только он остывает.

Машина разработана с камерой на каждой стороне. Одна сторона - горячая, другая -холодная. Проходя через центр состоящий из 14 тарелок в виде колец, вращающихся со скоростью один оборот в минуту. Внешний край каждого кольца выполнен из композита: наполнителя окиси железа и циркониевой матрицы. Ученые используют солнечный концентратор, чтобы нагреть внутреннюю часть одной камеры до 1 500 º C, при этом окись железа на одной стороне кольца покидают молекулы кислорода. Поскольку эта сторона кольца вращается, то в противоположной камере, она начинает остывать, и углекислый газ начинает поступать. Это охлаждение позволяет окиси железа украсть молекулы кислорода от СО2, оставляя угарный газ. Процесс непрерывно повторяется, превращая поступающий CO2 в поток угарного газа.

Миллер говорит, что тот же самый процесс может использоваться, чтобы произвести водород, единственное различие, являющееся той водой, вместо углекислого газа, накачано во вторую камеру. Два отдельно восстановленных газа - водород и угарный газ, могут тогда быть смешаны вместе, чтобы получить синтез-газ, который может использоваться как замена традиционного топлива, говорит Миллер.

Дайвер первоначально проектировал установку для получения водорода. Необходимость устранить неэффективность электролиза и построить вместо этого солнечный двигатель, работающий при высокой температуре, который мог производить водород и кислород непосредственно, исключив электричество как посредника. Этот подход, также изучается исследователями в Японии, Франции, и Германии.

Но команда Sandia скоро поняла, что тот же самый процесс мог повернуть СО2 в угарный газ. Даже если водородная экономика не стремительно расти, они все же нашли способ сделать топливо, из материала, который ограничивает использование угля и природного газа для производства электричества и других производственных процессов.

Дайвер говорит, что задача в том, что теперь нужно улучшить эффективность системы. Если команда Sandia может демонстрировать более высокую эффективность, "это может быть существенный шаг вперед," сказал Владимир Жич, директор Центра изучения керамики и наноматериалов в Королевском университете Кингстона, Онтарио.

Ученые полагают, что технология будет готова к внедрению в промышленность не ранее, чем через 15 - 20 лет. Тем временем, цель состоит в том, чтобы проектировать опытный образец нового поколения каждые три года, который будет показывать увеличение эффективности солнечной конверсии и уменьшения его стоимости. Частично это произойдет из-за развития новых керамических соединений, которые выпускают молекулы кислорода при более низких температурах,что даст возможность больше энергии солнца преобразовать в водород или угарный газ.

"Наша краткосрочная цель состоит в том, чтобы получить это к нескольким эффективности процента," говорит Миллер . "Это могло бы походить на низкое число, но мы любим сравнивать это с фотосинтезом, который является фактически очень неэффективным способом использовать солнечный свет."

Он говорит, что теоретически максимальная эффективность для фотосинтеза - приблизительно 5 процентов, но в реальном мире она имеет падает до 1 процента. "Таким образом мы можем начинать очень низкого КПД, но должны иметь цель постоянно повышать КПД. В конечном счете, мы полагаем, что мы достичь 10% КПД, и мы знаем что впереди длинный и сложный путь для его достижения."