空气燃料实验系统“梦想成真”
太阳能燃料系统。该设备位于苏黎世联邦理工学院机器实验室大楼的屋顶。图片:苏黎世联邦理工学院
英国《自然》杂志11月4日发表了一项工程研究。一个瑞士科学家小组报告了一个利用阳光和空气体生产燃料的实验系统，该系统可以在日常条件下运行。这项研究可能为碳中性碳氢燃料的生产铺平道路，但在现阶段，生产工艺仍需要大量的优化和改进。
航空空和航运目前约占人为二氧化碳排放总量的8%。“Drop-in”燃料是一种很有前途的替代燃料来源，它是石油衍生的液态碳氢化合物(如煤油、汽油或柴油都是液态碳氢化合物)的合成版本，可以在太阳能的帮助下由水和二氧化碳制成。这种太阳能燃料生产过程的独立步骤以前已经演示过，但是在真实世界的条件下运行完整的步骤和优化的系统总是困难的。
这一次，瑞士苏黎世联邦理工学院的研究员奥尔多·斯坦菲尔德(Aldo stanfield)和他的同事描述了一种安装在实验室屋顶的太阳能燃料系统。该系统由三个关键单元组成:一个是直接空气体捕集装置，可以从空气体中提取二氧化碳和水；一种是太阳能氧化还原装置，可以利用太阳能将二氧化碳和水转化为一氧化碳和氢气的混合物(合成气)；还有气转液装置，可以将合成气转化为液态烃或甲醇。该实验系统能够在间歇太阳辐射下平稳运行，在每天7小时的典型工作时间内可生产32毫升甲醇，验证了太阳能燃料生产工艺的技术可行性。
研究团队评估了他们系统所需的升级方案，预计可满足全球航空空煤油消耗量(2019年4140亿升)。据估计，所有太阳能燃料生产厂的总占地面积约为45000平方公里，相当于撒哈拉沙漠面积的0.5%左右。然而，第一代商业太阳能燃料工厂生产的这些燃料将比它们可以替代的化石煤油更昂贵。
这种设备生产的燃料是碳中性的，因为它们燃烧释放的二氧化碳量与生产过程中提取的二氧化碳量相同。研究人员认为，考虑到建设太阳能燃料工厂的初期投资成本较高，有必要制定配套政策来促进这些燃料的大规模部署。
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