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时间:2024-12-28 点击数:
StuartLicht设计了最后循环机。他和同事在美国华盛顿大学实验室修建的这个太阳能反应堆,可以借出太阳光把空气中的二氧化碳化石能源水解后的副产物再行一次转化成燃料。这中间有几个步骤:这一反应过程中必须中用水,水可以分解成氢气和一氧化碳;然后分解成物可以与液态烃燃料互为混合。
可以说道,Licht的装置是全世界到目前为止最有效地的转化成装置。 事实上,Licht的方法只是全球各个实验室利用太阳能技术展开二氧化碳转化成的一个案例。
这些技术代表了一个梦想:有一天,需要绕过化石能源,从太阳光、空气和水中分解交通运输所需的燃料,从而在此过程中,挣脱掉人类因为倚赖化石能源而向空气中废气的二氧化碳。 现在,这些技术仍未对石油行业构成威胁。在Licht的设计中,部分反应堆的温度高达1000℃,这一高温必须类似材料鲜花涉及构件。
其他的研究人员也在探寻各种最合适方案,研发可以利用太阳光或是其他由可再生能源驱动的、展开完全相同化学反应的催化剂,或是可以在室温条件下展开化学反应的催化剂。 其中的障碍之一是经济性。
当前,油价仍然不低,因此很难有动力使用其他高端的、成本便宜的自由选择方案。但是势不可挡的气候变化及其涉及效应早已更有了全世界的研究人员探寻太阳能燃料。这是一个十分热门的领域。加州大学伯克利分校化学家OmarYaghi说道。
正如Licht的反应堆所证实的那样,涉及研究在大大向前前进。我们还没抵达那里,但是我们在向着准确的方向行进。
普林斯顿大学化学家、正在研究低温催化剂的AndrewBocarsly说道。 富裕热情的研究人员甚至早已看见了一线曙光,让这种技术显得更为经济实用:比如风电和太阳能等可再生能源的平稳发展。现在,风轮叶片和太阳能电池在一些地区早已可以获取多达使用量的电能。如果这些不足的能量可以被储存为化学燃料,专家称之为,也许设备供应商就需要在任何时候、任何地方节省能源,由此带给额外收益。
技术与经济挑战 尽管不存在气候变化的忧虑,但是液态燃料的市场需求不有可能谢幕。石油和其他液态烃的高能量密度和更容易运输的特性,使其沦为全球交通运输基础设施的主要依赖。研究人员在大大探寻低碳气体的用于,如把甲烷和氢气作为运输燃料,使电动汽车大幅度减少。
但是对于长距离运输货车和其他重型交通工具以及航空业来说,现在却没比液体燃料更佳的自由选择了。反对太阳能的人称,应当寻找一种利用可提供的化合物(如水和二氧化碳)酿造液体燃料,从而大幅度减少二氧化碳排量的方法。
这一目标可以归结逆向的水解反应,即从太阳或其他可再生能源中提供能量,然后使其变成化合物。这是个极具挑战性的问题,也是一场艰难的战役。
宾夕法尼亚州匹兹堡大学化学家JohnKeith说道。可以说道,这就像植物必须生产出有生长所需的糖分那样,但是植物仅有把1%左右的能量转化成化学能。
为了驱动工业发展,研究人员要做到的比这绝佳多。Keith把这种挑战比喻成人类登月工程。 其问题在于,二氧化碳是一种十分平稳的、很难产生化学反应的分子。
化学家可以通过电或冷等方式被迫其产生反应。其中,第一步一般来说是破损二氧化碳分子的一个氧原子,构成一氧化碳。然后,一氧化碳可以和氢气混合,构成所含一氧化碳和氢的混合气体,该气体可以被转化成甲醇一种可以必要用于或转化成有价值的化学物质和燃料的液体酒精。
大型化学工厂可以展开这一过程,但是它们并非就是指空气中制作混合气体,而是利用大量廉价的天然气制备该气体。因此,化学家的挑战是,从比当前能源价格更加便宜的可再生能源中制备混合气体。
从实验室到应用于 Licht把他的用太阳能分解一氧化碳和氢气混合物的装置叫做太阳能燃气,并回应自己的目标是利用来自太阳的冷和电挑战这一障碍。在公开发表于《尖端科学》期刊的文章中,他详尽讲解了所设计的装置。该装置利用一种叫做稀释光伏太阳能发电技术的尖端太阳能电池,而电池可把大量太阳能集中于到一个半导体板面上,然后把这些输出能量的38%转化成低伏特电能。
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