由阳光和空气制成的碳中性燃料

苏黎世联邦理工学院的研究人员开发了一种新技术，可以完全从阳光和空气中生产液态碳氢化合物燃料。他们首次在全球范围内展示了真实现场条件下的整个热化学过程链。新的太阳能小型炼油厂位于苏黎世的 ETH 机器实验室大楼的屋顶上。

碳中和燃料对于使航空和海运可持续发展至关重要。ETH 研究人员开发了一种太阳能工厂，用于生产合成液体燃料，在燃烧过程中释放的 CO2与之前从空气中提取用于生产的 CO 2 一样多。CO2和水直接从环境空气中提取，并使用太阳能进行分解。该过程产生合成气，即氢气和一氧化碳的混合物，随后被加工成煤油、甲醇或其他碳氢化合物。这些即用型燃料已准备好在现有的全球运输基础设施中使用。

苏黎世联邦理工学院可再生能源载体教授 Aldo Steinfeld 和他的研究小组开发了这项技术。“这家工厂证明了碳中性碳氢燃料可以在真实的野外条件下由阳光和空气制成，”他解释说。“热化学过程利用整个太阳光谱并在高温下进行，从而实现快速反应和高效率。”位于苏黎世中心的研究工厂推进了 ETH 对可持续燃料的研究。

小示范单位大潜力

苏黎世联邦理工学院屋顶上的太阳能小型炼油厂证明了该技术是可行的，即使在苏黎世普遍的气候条件下也是如此。它每天产生大约一分升的燃料。Steinfeld 和他的团队已经在马德里附近的一座太阳能塔中对他们的太阳能反应堆进行大规模测试，该测试是在欧盟太阳-液体项目的范围内进行的。今天，这座太阳能塔工厂与苏黎世的小型炼油厂同时在马德里向公众展示。

下一个项目目标是扩大工业实施技术并使其具有经济竞争力。“一个占地一平方公里的太阳能发电厂每天可以生产 20,000 升煤油，”Synhelion 的董事 (CTO)、Steinfeld 小组的前博士生 Philipp Furler 说。“理论上，一个瑞士大小的工厂——或加利福尼亚莫哈韦沙漠的三分之一——可以满足整个航空业的煤油需求。我们未来的目标是利用我们的技术有效地生产可持续燃料，从而缓解全球CO2排放量。”

已经有两个衍生产品

Aldo Steinfeld 的研究小组已经出现了两个衍生产品：Synhelion，成立于 2016 年，将太阳能燃料生产技术商业化。Climeworks 成立于 2010 年，将空气中 CO2捕获技术商业化。

BOX 新的太阳能小型精炼厂如何运作

新系统的工艺链结合了三个热化学转化过程：首先，从空气中提取 CO2和水。其次，CO2和水的太阳能热化学分解。第三，它们随后液化成碳氢化合物。CO2和水通过吸附/解吸过程直接从环境空气中提取。然后将两者都送入抛物面反射器焦点处的太阳能反应堆。太阳辐射集中了 3,000 倍，在太阳能反应堆内产生 1,500 摄氏度的过程热量。太阳能反应堆的核心是一个由氧化铈制成的陶瓷结构，它可以通过两步反应——氧化还原循环——分解水和 CO2成合成气。然后，这种氢气和一氧化碳的混合物可以通过传统的甲醇或费托合成加工成液态烃燃料。