211service.com
CO2 perdirbėjo demonstravimas
„Sandia National Laboratories“ tyrėjai sėkmingai pademonstravo mašinos prototipą, kuris naudoja saulės energiją vandeniui ir anglies dioksidui paversti molekuliniais statybiniais blokais, kurie sudaro transporto kurą. The Saulės šviesa benzinui Galų gale, sistema gali būti praktiškas būdas perdirbti CO₂ iš elektrinių ir pramonės įmonių į benziną, dyzeliną ir reaktyvinį kurą, darant prielaidą, kad procesas gali tapti bent du kartus efektyvesnis už natūralią fotosintezę.
Nuo saulės iki sintetinių dujų: Šį prototipą, žinomą kaip CR5, sukūrė Sandia tyrėjai, kad, naudojant koncentruotą saulės energiją, anglies dioksidą paverstų anglies monoksidu arba vandenį vandeniliu. Anglies monoksidas ir vandenilis vėliau gali būti sujungiami, kad susidarytų sintetinės dujos – daugumos transporto kuro sudedamoji dalis. Pirmasis veikiantis prototipas, parodytas aukščiau, parodė, kad procesas veikia, tačiau dedamos pastangos jį padaryti efektyvesnį.
Iki šiol sistema laboratorijoje buvo patvirtinta tik nedidelėmis partijomis. Šį rudenį buvo sėkmingai išbandyta rankomis sukonstruota demonstracinė mašina. Tai pirmasis tokio tipo prototipas, kurį vertiname, sako Sandia tyrinėtojas Richas Diveris, įrenginio išradėjas.
Trumpuoju laikotarpiu tai matome kaip alternatyvą sekvestracijai, sako Jamesas Milleris, chemijos inžinierius Sandia pažangiųjų medžiagų laboratorija . Užuot tiesiog pumpavus CO2 po žeme nuolatiniam saugojimui, Miller sako, kad gausi saulės energija gali būti naudojama atvirkštiniam degimui, kuris iš esmės paverčia anglies dioksidą atgal į kurą. Tai produktyvus CO2 panaudojimas, kurį galite surinkti iš anglies gamyklos, alaus daryklos ir panašių koncentruotų šaltinių.
Cilindrinė metalo mašina, vadinama priešpriešinio besisukančio žiedinio imtuvo reaktoriaus rekuperatoriumi (CR5), remiasi koncentruota saulės šiluma, kad sukeltų termocheminę reakciją kompozitinėje medžiagoje, kurioje gausu geležies. Medžiaga sukurta taip, kad atiduotų deguonies molekulę, kai ji yra veikiama didelio karščio, o tada atgautų deguonies molekulę, kai ji atvės.
Mašina suprojektuota su kameromis kiekvienoje pusėje. Viena pusė karšta, kita šalta. Per centrą bėga 14 į frisbį panašių žiedų, besisukančių vienu apsisukimu per minutę. Kiekvieno žiedo išorinis kraštas sudarytas iš geležies oksido kompozito, paremto cirkonio matrica. Mokslininkai naudoja saulės koncentratorių, kad pašildytų vienos kameros vidų iki 1500 ºC, todėl vienoje žiedo pusėje esantis geležies oksidas atiduoda deguonies molekules. Kai paveikta žiedo pusė sukasi į priešingą kamerą, ji pradeda atvėsti ir į vidų įsiurbiamas anglies dioksidas. Šis aušinimas leidžia geležies oksidui pavogti deguonies molekules iš CO₂, paliekant anglies monoksidą. Procesas nuolat kartojamas, gaunamą CO2 paverčiant išeinančiu anglies monoksido srautu.
Milleris sako, kad tą patį procesą galima naudoti vandenilio gamybai, vienintelis skirtumas yra tas, kad į antrąją kamerą pumpuojamas vanduo, o ne anglies dioksidas. Tada dvi atskirai paimtos dujos – vandenilis ir anglies monoksidas – sumaišomos, kad susidarytų sintetinės dujos, kurios gali būti naudojamos tradicinio kuro pakaitalui, sako Milleris.
Naras iš pradžių sukūrė mašiną atsižvelgdamas į vandenilio ekonomiją. Idėja buvo išvengti elektrolizės neefektyvumo ir vietoj to sukurti saulės šilumos variklį, kuris galėtų tiesiogiai gaminti vandenilį ir deguonį, išjungdamas elektros energiją kaip tarpininką. Tokio požiūrio taip pat laikosi Japonijos, Prancūzijos ir Vokietijos mokslininkai.
Tačiau Sandia komanda netrukus suprato, kad tas pats procesas gali paversti CO2 anglies monoksidu. Net jei vandenilio ekonomika nepasisuko, jie vis tiek turėjo būdą gaminti kurą, nuo kurio šiandien priklausome, taip, kad būtų apribotas anglies ir gamtinių dujų deginimo poveikis elektrai ir kitiems pramonės procesams.
Naras teigia, kad dabar iššūkis yra pagerinti sistemos efektyvumą. Jei „Sandia“ komanda sugebės pademonstruoti didesnį efektyvumą, tai gali būti reikšmingas žingsnis į priekį Vladimiras Krstičius , Karalienės universiteto Kingstono, Ontarijuje, Pažangios keramikos ir nanomedžiagų gamybos centro direktorius.
Mokslininkai mano, kad praeis 15–20 metų, kol technologija bus paruošta rinkai. Tuo tarpu tikslas – kas trejus metus sukurti naujos kartos prototipą, rodantį, kad saulės energijos konvertavimo į kurą efektyvumas padidėtų ir sumažėtų sąnaudos. Dalis to bus sukurta kuriant naujus keraminius kompozitus, kurie žemesnėje temperatūroje išskiria deguonies molekules, todėl daugiau saulės energijos gali paversti vandeniliu arba anglies monoksidu.
Mūsų trumpalaikis tikslas yra pasiekti kelių procentų efektyvumą, sako Milleris. Tai gali atrodyti mažas skaičius, bet mes mėgstame tai palyginti su fotosinteze, kuri iš tikrųjų yra labai neefektyvus saulės šviesos panaudojimo būdas.
Jis sako, kad teorinis maksimalus fotosintezės efektyvumas yra maždaug 5 procentai, tačiau realiame pasaulyje jis linkęs nukristi iki maždaug 1 procento. Taigi galbūt pradedame labai žemai, bet norėtume tai išlaikyti atsižvelgiant į tai, ką turime įveikti. Galiausiai manome, kad saulės šviesos ir degalų santykis turi būti 10 procentų, ir mums dar toli iki to.