20 جولای 2022 -توسط Cell Press
چکیده گرافیکی اعتبار: Joule (2022). DOI: 10.1016/j.joule.2022.06.012
محققان یک سیستم تولید سوخت طراحی کرده اند که از آب، دی اکسید کربن (CO2) و نور خورشید برای تولید سوخت هواپیما استفاده می کند. آنها این سیستم را در این زمینه پیاده‌سازی کرده‌اند و این طرح که در 20 جولای در مجله Joule منتشر شد، می‌تواند به صنعت هوانوردی کمک کند تا کربن خنثی شود.
آلدو استاینفلد، پروفسور ETH زوریخ و نویسنده مقاله می‌گوید: ما اولین کسی هستیم که کل زنجیره فرآیند ترموشیمیایی از آب و CO2 تا بنزین سفید را در یک سیستم برج خورشیدی کاملاً یکپارچه نشان می‌دهیم. تلاش های قبلی برای تولید سوخت های هوانوردی از طریق استفاده از انرژی خورشیدی عمدتاً در آزمایشگاه انجام شده است.
بخش هوانوردی مسئول حدود 5 درصد از انتشارات انسانی جهانی است که باعث تغییرات آب و هوایی می شود. این سوخت به شدت به بنزین سفید یا سوخت جت متکی است که یک سوخت هیدروکربنی مایع است که معمولاً از بنزین خام به دست می‌آید. در حال حاضر هیچ جایگزین تمیزی برای تامین انرژی پروازهای تجاری طولانی مدت در مقیاس جهانی در دسترس نیست.
ما با فناوری خورشیدی خود نشان دادیم که می‌توانیم بنزین سفید مصنوعی را از آب و دی‌اکسید کربن به‌جای استخراج آن از سوخت‌های فسیلی تولید کنیم. استاینفلد می گوید. این امر کربن سوخت را خنثی می کند، به خصوص اگر از CO2 که مستقیماً از هوا گرفته می شود به عنوان یک عنصر استفاده کنیم، امیدوارم در آینده ای نه چندان دور.”
به عنوان بخشی از پروژه اتحادیه اروپا از خورشید به مایع، استاینفلد و همکارانش سیستمی را توسعه داده‌اند که از انرژی خورشیدی برای تولید سوخت‌هایی استفاده می‌کند که جایگزین‌های مصنوعی برای سوخت‌های فسیلی مانند بنزین سفید و گازوئیل هستند. اشتاینفلد می گوید که بنزین سفید ساخته شده از خورشید کاملاً با زیرساخت های هوانوردی موجود برای ذخیره سازی سوخت، توزیع و استفاده نهایی در موتورهای جت سازگار است. او می افزاید که می توان آن را با بنزین سفید مشتق شده از فسیل نیز ترکیب کرد.
در سال 2017، تیم شروع به افزایش طراحی کرد و یک کارخانه تولید سوخت خورشیدی در موسسه انرژی ایمدیا در اسپانیا ساخت. این نیروگاه از 169 پانل بازتابنده ردیابی خورشید تشکیل شده است که تابش خورشیدی را به یک راکتور خورشیدی نصب شده در بالای برج هدایت و متمرکز می کند. سپس انرژی خورشیدی متمرکز چرخه‌های واکنش کاهش اکسیداسیون (اکسیداسیون) را در راکتور خورشیدی، که شامل ساختار متخلخل ساخته شده از سریا است، هدایت می‌کند. سریا – که مصرف نمی شود اما می تواند بارها و بارها استفاده شود – آب و CO2 تزریق شده به راکتور را به گاز سنتز تبدیل می کند، مخلوطی از هیدروژن و مونوکسید کربن. متعاقباً، گاز سنتز به یک مبدل گاز به مایع فرستاده می‌شود و در نهایت به سوخت‌های هیدروکربنی مایع که شامل بنزین سفید و گازوئیل می‌شود، تبدیل می‌شود.
Steinfeld می‌گوید: «این نیروگاه سوخت برج خورشیدی با راه‌اندازی مرتبط با پیاده‌سازی صنعتی راه‌اندازی شد و نقطه عطفی در فن‌آوری به سمت تولید سوخت‌های هوایی پایدار ایجاد کرد.»
در طول 9 روز کارکرد نیروگاه گزارش شده در مقاله، بازده انرژی راکتور خورشیدی – بخشی از انرژی خورشیدی ورودی که به محتوای انرژی گاز سنتز تولید شده تبدیل می شود – حدود 4٪ بود. استاینفلد می گوید که تیم او به شدت روی بهبود طراحی کار می کند تا کارایی را به مقادیر بیش از 15 درصد افزایش دهد. به عنوان مثال، آنها در حال بررسی راه هایی برای بهینه سازی ساختار سریا برای جذب تابش خورشیدی و توسعه روش هایی برای بازیابی گرمای آزاد شده در طول چرخه های ردوکس هستند.
