太阳能反应堆原型用二氧化碳制造燃料

2011-1-21 11:03| 发布者: admin| 查看: 1339| 评论: 0|来自: ecoseed.org

摘要: 加州科技大学的科学家开发了一个新的反应堆收集太阳能并将之作为催化剂来有效地把二氧化碳与水转化为可持续燃料。SOssina Haile，一个材料科学与化学工程的教授，领导了一个科学家小组，设一个两英尺高的太阳能反应 ...

加州科技大学的科学家开发了一个新的反应堆收集太阳能并将之作为催化剂来有效地把二氧化碳与水转化为可持续燃料。

SOssina Haile，一个材料科学与化学工程的教授，领导了一个科学家小组，设一个两英尺高的太阳能反应堆原型，配以石英窗和一个空心中央部位吸收浓缩的太阳光。

这个浓缩器主体来看相似于放大镜，聚焦太阳射线并加热设备的中心。这个空心的圆柱形中心反应堆与二氧化铈相连。这是一种常见于自净烤箱里德金属氧化物。

二氧化铈的晶体结构有天然的释放氧气的能力，条件是非常高的温度，当温度较低时它又会吸收氧气。这种特性是这个太阳能反应堆中发生反应的关键。

当二氧化铈吸收了氧气之后，氧气会被二氧化碳或者水中的气体分子剥离。碳和水成分被鼓入该太阳能反应堆，并制造出碳的一氧化物以及氢气。

氢气可以用来制作氢燃料电池，而一氧化碳与氢气的组合可以用来制作合成燃气，一种液态烃燃料的化学基础。另外，注入其他的氧化物进入气体混合可以制造甲烷。

“这材料的特别之处在于它并不真的释放全部氧气。这是的该结构在氧气离开时保持完整，”Haile女士解释道。

“当我们冷却它时，该材料的热动状态是自动吸收氧气进入这个结构。”她补充道。

为了启动这个过程，反应堆内部的温度必须达到将近3000华氏度。Haile女士和她的同事们成功地通过学院的电炉将该反应堆提升到这个温度。他们还把该反应堆安装在一个大型的太阳能模拟器上。这个模拟器是位于瑞士的Paul Scherrer学院的大流量太阳能模拟器，他们进行了真实世界的测试。

据报道，该实验使用反应堆可以创造出分解二氧化碳的最佳比例。由于其使用了全部的太阳光谱而不是特定的波长，反应堆有着十分高效的分解二氧化碳的能力。

反应堆较高的操作温度更是给化学物质反应加速提供了条件，省去了很多昂贵和稀有的金属催化剂。

尽管目前该系统还只能收获少于1%的太阳能。绝大多数能量通过反应堆的壁以及石英窗散失掉。

研究者的计划是修正二氧化铈的化学结构以降低反应堆的操作温度。他们也将重新设计反应堆以改进效率。计算显示反应堆有潜力提高至少15%的效率。

理想状态下，该过程可以用于大型发电厂以收集太阳能。来自汽车的二氧化碳可以收集起来生产燃料。

然而，Haile女士相信这个过程会充满艰难。更现实的应用在于火力发电厂的二氧化碳收集以及交通燃料的转换。

与此同时，反应堆可以被用来零二氧化碳排放的循环。在这个循环中，水和二氧化碳会转化为甲烷以支持发电设施，从而生产出更多的二氧化碳与水，进而保持一个可重复的过程。
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