Преобразование воды и СО2 в топливо

Экология потребления.Технологии: Исследователи пытаются воспроизвести естественный процесс фотосинтеза. В случае успеха, мы сможем с пользой применять вредные выбросы углекислого газа на электростанциях и промышленных предприятиях.

Исследователи пытаются воспроизвести естественный процесс фотосинтеза. В случае успеха, мы сможем с пользой  применять вредные выбросы углекислого газа на электростанциях и промышленных предприятиях. Таким образом, промышленные предприятия не должны устанавливать новых вспомогательных установок для переработки диоксида углерода. Исследователи из Национальной лаборатории Sandia разработали прототип устройства, которое использует энергию солнца для преобразования воды и углекислого газа в молекулярные строительные блоки, которые могут быть использованы в качестве транспортного топлива. Будет большой услугой для окружающей среды, если исследователи смогут заставить это устройство производить в два раза больше энергии, чем во время естественного процесса фотосинтеза. Это проложит путь к утилизации СО2.

До сих пор устройства, имитирующие процесс фотосинтеза не имели большого успеха. Но этой осенью представленное устройство, собранное вручную, успешно прошло испытания. Ричь Дивер исследователь и изобретатель этого устройства, утверждает: “ прототип, который мы оцениваем, первый в своем роде”.

Джеймс Миллер, инженер-химик из передовой материаловедческой лаборатории Sandia , говорит: “в скором времени мы видим это устройство как альтернативу для сокращения выбросов”. Миллер считает, что можно преобразовать углекислый газ в топливо, если закачать СО2 в подземное постоянное хранилище и применить большое количество солнечной энергии для “обратного горения”. Миллер уточняет: “для эффективной утилизации, СО2 можно получить из угольных и пивоваренных заводов, и похожих сконцентрированных источников.”

Устройство напоминает цилиндр и называется рекуперативным теплообменником накопительного реактора кольца со встречным вращением(CR5). Прибор зависит от концентрированности солнечного тепла для того, чтобы активировать термо-химическую реакцию в богатом на железо композиционном материале. Материал разработан таким образом, что при воздействии высоких температур, он отдает молекулы кислорода, а при остывании получает их обратно.

Устройство имеет две камеры, по одной на каждой стороне. Одна сторона горячая, другая холодная. В центре ─ ряд из 14 колец, похожих для игры в фризби, вращающихся со скоростью один оборот в минуту. Внешний край каждого кольца содержит оксид железа с поддерживаемым соединением  циркониевой матрицы. Ученые также установили концентратор солнечного излучения для нагрева до 1500 ° С внутри одной камеры. Это приводит к тому, что окись железа отдает молекулы кислорода на одной стороне кольца. Теперь воздействованная сторона кольца вращается к противоположной камере. Она постепенно теряет тепло, а углекислый газ заканчивается. Это охлаждение позволяет окиси железа вернуть молекулы кислорода из CO2, оставив после себя окись углерода. Процесс повторяется непрерывно с помощью набегающей подачи СО2 и выпуска потока окиси углерода.

Миллер считает, что используя тот же процесс, можно производить водород. Единственная разница в том, что вместо углекислого газа, во вторую камеру будет закачиваться вода. Два газа, а именно водород и оксид углерода, могут затем быть смешаны для образования синтетического газа. Этот синтетический газ может быть использован в качестве замены для традиционных видов топлива.

Дивер задумал водородную энергетику, когда он только первоначально разрабатывал устройство. Он хотел устранить неэффективность электролиза и использовать солнечный тепловой двигатель, который мог напрямую производить водород и кислород. Это сократит использование электричества как посредника. Такой же подход используется исследователями в Японии, Франции и Германии. Но команда Sandia вскоре поняли недостаток процесса, как это было при преобразовании CO2 в окись углерода. Они прокладывают путь для уменьшения вредных воздействий потребляемых нами ископаемых видов топлива. Их устройство позволит ограничить влияние на окружающую среду от сжигания угля и природного газа для производства электроэнергии и других промышленных процессов.

Дивер понимал, чтобы его устройство приносило пользу простому человеку, он должен повысить эффективность системы. Если команда Sandia сможет продемонстрировать более высокую эффективность, Владимир Крстик говорит, что это может стать существенным шагом вперед. Владимир Крстик является директором центра по производству высококачественной керамики и наноматериалов в Королевском университете Кингстона, Онтарио.

Ученые считают, что люди должны ждать, по крайней мере, 15 до 20 лет, прежде чем технология будет готова для рынка. Они планируют разрабатывать каждые три года прототип нового поколения с целью показать увеличение эффективности преобразования солнечного топлива и снижения стоимости. Они хотят достичь вышеуказанной цели путем разработки новых керамических композиционных материалов, которые выпускают молекулы кислорода при более низких температурах. Это поможет преобразовывать больше энергии солнца в водород или окись углерода.

Миллер утверждает: “наша кратковременная цель - повысить эффективность на несколько процентов. Это может показаться небольшим числом, но это сопоставимо с фотосинтезом, который на самом деле является очень неэффективным способом использования солнечного света”. Он также указывает на недостаток этого процесса в том, что теоретическая максимальная эффективность фотосинтеза ─ приблизительно 5 процентов, но в реальном мире она падает примерно до 1 процента. Он четко определяет свои цели: “возможно, начало очень слабое, но мы хотим продолжать работать в связи с тем, что уже превзошли. Мы верим, что в конечном счете, можно получить в пределах 10 процентов топлива из солнечного света, и мы пока далеки от этого.”опубликовано econet.ru