Kulstofneutralt brændstof fremstillet af sollys og luft

Forskere fra ETH Zürich har udviklet en ny teknologi, der producerer flydende kulbrintebrændstoffer udelukkende fra sollys og luft. For første gang på verdensplan demonstrerer de hele den termokemiske proceskæde under virkelige feltforhold. Det nye solcelle-miniraffinaderi er placeret på taget af ETH's Machine Laboratory-bygning i Zürich.

Kulstofneutrale brændstoffer er afgørende for at gøre luftfart og søtransport bæredygtige. ETH-forskere har udviklet et solcelleanlæg til at producere syntetiske flydende brændstoffer, der frigiver lige så meget CO ₂ under deres forbrænding som tidligere udtrukket fra luften til deres produktion. CO ₂ og vand udvindes direkte fra omgivende luft og spaltes ved hjælp af solenergi. Denne proces giver syngas, en blanding af brint og kulilte, som efterfølgende forarbejdes til petroleum, methanol eller andre kulbrinter. Disse drop-in brændstoffer er klar til brug i den eksisterende globale transportinfrastruktur.

Aldo Steinfeld, Professor i vedvarende energibærere ved ETH Zürich, og hans forskningsgruppe udviklede teknologien. "Dette anlæg beviser, at kulstofneutrale kulbrintebrændstoffer kan fremstilles af sollys og luft under virkelige feltforhold, " forklarede han. "Den termokemiske proces udnytter hele solspektret og fortsætter ved høje temperaturer, muliggør hurtige reaktioner og høj effektivitet. "Forskningsanlægget i hjertet af Zürich fremmer ETHs forskning i retning af bæredygtige brændstoffer.

En lille demonstrationsenhed med stort potentiale

Solenergi-miniraffinaderiet på taget af ETH Zürich beviser, at teknologien er gennemførlig, selv under de klimaforhold, der er fremherskende i Zürich. Den producerer omkring en deciliter brændstof om dagen. Steinfeld og hans gruppe arbejder allerede på en storstilet test af deres solreaktor i et soltårn nær Madrid, som udføres inden for rammerne af EU-projektet sol-til-væske. Soltårnsanlægget præsenteres for offentligheden i Madrid på samme tid i dag som miniraffinaderiet i Zürich.

Det næste projektmål er at skalere teknologien til industriel implementering og gøre den økonomisk konkurrencedygtig. "Et solcelleanlæg, der strækker sig over et område på en kvadratkilometer, kunne producere 20, 000 liter petroleum om dagen, sagde Philipp Furler, Direktør (CTO) for Synhelion og tidligere doktorand i Steinfelds gruppe. "Teoretisk set, et anlæg på størrelse med Schweiz - eller en tredjedel af den californiske Mojave -ørken - kunne dække petroleumsbehovet i hele luftfartsindustrien. Vores mål for fremtiden er effektivt at producere bæredygtige brændstoffer med vores teknologi og derved mindske den globale CO ₂ emissioner."

Sådan fungerer det nye solcelle-miniraffinaderi

Proceskæden i det nye system kombinerer tre termokemiske konverteringsprocesser:For det første, udvinding af CO ₂ og vand fra luften. For det andet den soltermokemiske spaltning af CO ₂ og vand. For det tredje, deres efterfølgende flydning til kulbrinter. CO ₂ og vand udvindes direkte fra den omgivende luft via en adsorptions-/desorptionsproces. Begge føres derefter ind i solreaktoren i fokus for en parabolsk reflektor. Solstråling er koncentreret med en faktor 3, 000, genererer procesvarme ved en temperatur på 1, 500 grader Celsius inde i solreaktoren. I hjertet af solreaktoren er en keramisk struktur lavet af ceriumoxid, som muliggør en to-trins reaktion - redoxcyklussen - for at spalte vand og CO ₂ ind i syngas. Denne blanding af brint og kulilte kan derefter forarbejdes til flydende kulbrintebrændstoffer gennem konventionel methanol eller Fischer-Tropsch-syntese.