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电子燃料可以替代化石燃料

2020-07-16 16:29:07 网络

未来的飞机,轮船和货车必须以电子燃料为动力,这些燃料部分是由捕获的二氧化碳产生的,一部分是由水分解产生的氢气产生的。

“当然,我们可以让Greta Thunberg登上天空!” DTU物理教授兼VILLUM可持续燃料和化学科学中心负责人Ib Chorkendorff毫不犹豫。

“原则上,我们已经能够为飞机,轮船和汽车提供无碳排放的动力-唯一的问题是,哪种可能的技术将是最有效的。归根结底,一切都取决于经济学。”

根据物理学教授的设想,未来的飞机,轮船和货车将由所谓的电子燃料(也称为电子燃料)提供动力,这是英文单词electrofuels的缩写。电子燃料有可能替代难以电动化的重型车辆中的化石燃料。

可以使用电解生产电子燃料。电解是使用电流化学溶解溶液中的物质。因此,可以将水分解为氢和氧两个成分。然后,让氢气与CO 2反应,可以制得甲醇,它是一种液体燃料。

环保燃料

电解需要电能形式的能量。如果我们确保这些电力来自可再生能源,例如风力涡轮机和太阳能电池,那么我们可以产生对气候的影响为零的氢气。未来的飞机,轮船和货车必须以电子燃料为动力,这些燃料的一部分来自捕获的CO 2,一部分来自分解水产生的氢气。CO 2也可以通过燃烧生物质来捕获。

“通过这种方式,我们可以让Greta Thunberg用环保燃料空运。但要点之一是,我们不应该将CO 2泵入地下-许多人对此表示了兴趣。是的,我们需要捕获CO 2,但它必须是生产电子烟气的宝贵原料。燃料”,Ib Chorkendorff说。

电解过程中产生的氧气也可以被利用,即作为赋形剂。

“一方面,当焚化生物质以提供电,热和CO 2时,纯氧可提供出色的燃烧效果;另一方面,纯氧使得CO 2的提取变得更加容易,因为它没有被CO 2稀释。空气中的氮气。” Ib Chorkendorff解释说。

由Power-to-X驱动的德国战车

许多技术的名称。Ib Chorkendorff及其同事正在研究的概念也称为“ Power-to-X”。该术语涵盖了许多技术,这些技术从通过电解(即使用电)产生氢开始,即使用“功率”,然后将其用于生产液体燃料,化学物质,气体或完全不同的东西。换句话说,“ X”。

Ib Chorkendorff表示,我们不应被冠以技术的称呼所迷惑:“ Power-to-X并非火箭科学。早在第二次世界大战时,德国人在维持石油供应困难时就用煤生产了燃料。他们使用了所谓的费-托法,首先将煤和水转化为一氧化碳和氢气的混合物,然后借助催化剂将其转化为液态烃。这种方法在经济上几乎不可行,但德军急需燃料。战争快要结束时,整个德国军队都使用了费托方法生产的燃料。”

碳氢化合物很有趣,因为在化石资源中大量发现了碳氢化合物。但是它们也可以制造。

“如果您能从电解中获得氢气,并从纯氧中燃烧生物质获得CO 2,则原则上可以以可持续的方式建立碳氢化合物,”艾伯·乔肯道夫(Ib Chorkendorff)说道,他进一步将自己的愿景进一步发展:运行时,可以想象这些过程是相互关联的。代替产生氢,电解可以将其质子直接连接至CO 2,从而积累碳氢化合物。这是一个非常热门的研究领域,研究人员试图以一种新颖的方式来做事,但是,自然界已经通过光合作用完成了更多的创新!”

电价障碍

上述方法涉及高能耗,会对Power-to-X的气候造成负面影响,但是这种情况将会改变,Ib Chorkendorff保证:

“毕竟,为过程提供动力的能源来自电力。在这里,我认为我们有能力超越目前能源生产产生CO 2排放的现状。在不久的将来,风力涡轮机和太阳能电池会产生大量的气候中性能量,这将不再是问题。关于需要CO 2作为原材料,我们正在谈论回收利用,因为我们通过焚化生物质获得了CO 2。随着植物的生长,它们从大气中吸收二氧化碳。总的来说,该过程完全是CO 2中性的。”

但是,他承认,气候影响只是与高能耗相关的问题的一部分。这也将与金钱有关:

“对我来说,问题不在于我们是否可以制造与气候无关的燃料,而是我们愿意为它们支付多少钱。如果我们想象化石燃料的价格是今天的两倍半,那么电子燃料将变得越来越重要。但是,该技术需要进行重大改进。挑战在于使这项技术如此便宜和高效,使其能够与化石燃料竞争。”

长达100年的化石解决方案

前进的关键词是“开发新催化剂”。当前汽油,溶剂,塑料和其他多种石油产品的生产基于过去100年来开发的催化工艺,并且这些工艺已经过不断地完善。另一方面,具有低气候影响和高可持续性的电子燃料和许多其他产品的生产才刚刚开始,为此需要开发全新的工艺和催化剂。

在Ib Chorkendorff办公室外面,是一条通往实验大厅的楼梯,那里催化剂的开发如火如荼。这些是用于生产氢气,液体燃料,化学药品以及多种其他产品的催化剂。该研究小组的许多项目都是与全球领先的工业催化剂制造商HaldorTopsøeA / S合作进行的。

“与托普索的合作对我们来说非常有价值。拥有这个行业很重要,因为它增加了实现我们的想法的机会。首先,托普索拥有丰富的升级专业知识。”

发布:xiuyue

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