远程车辆车载二氧化碳捕获案例

当人们谈论如何消除车辆的二氧化碳 (CO2) 排放时，话题往往集中在汽车、卡车和公共汽车的电气化上。然而，占所有 CO2排放量 3% 的货船和油轮很少参与讨论。

现在，西北大学的一个研究小组提供了一种实用的方法，可以通过捕获 CO 2的固体氧化物燃料电池使船舶的 CO2中性(甚至 CO2负性)。在“燃烧”传统的碳基燃料后，燃料电池会产生可储存在船上的浓缩 CO2 。从那里，CO2可以被隔离或再循环成可再生的碳氢化合物燃料。

该团队在今天(8 月 18 日)发表在ACS Energy Letters杂志上的“利用车载 CO2捕获的车辆的可行性”中介绍了其分析。在论文中，该团队研究了各种因素，包括燃料储存量和各种车辆类别(从轻型乘用车到油轮)的质量要求，并将车载 CO2捕获与电池电力和氢燃料进行比较单元格选项。

“人们可能更难将船上的 CO2捕获视为气候友好型，因为它使用传统的碳基燃料，”该研究的资深作者、西北大学的 Scott A. Barnett 说。“人们倾向于认为氢燃料电池和电动汽车对气候更友好。实际上，事实往往并非如此。电力可能来自燃烧煤炭，而氢气通常由天然气产生，在此过程中会产生大量 CO2。”

作为固体氧化物燃料电池方面的专家，Barnett 是西北大学麦考密克工程学院的材料科学与工程教授。他与博士 Travis Schmauss 合着了这篇论文。他的研究小组的候选人。

为什么电池不是可行的解决方案

负责每年产生约 1 亿吨 CO2的船舶每天可消耗高达 250 吨的燃料。虽然用电池代替大量燃料似乎很诱人，但这根本不是一种选择。

“一些油轮需要足够的燃料来环球航行，这是其常规多航次作业的一部分，”巴内特说。“我们计算过，远程油轮的电池组占用的空间比船舶的存储容量还要大。氢燃料罐也太大了。当涉及远程车辆时，碳基燃料结合车载CO2捕获可以说是使这些车辆CO2中和的最佳方式。”

所提出的方法对于短程车辆也具有潜在的优势。然而，电池电动和氢燃料电池已经在这些车辆类型中实施，因此研究人员建议实施 CO2中性增程器。

存储解决方案

为了在船上储存 CO2，Barnett 的团队提出了一个正在申请专利的双室储存罐。一个腔室储存碳基燃料。在燃料循环通过燃料电池以产生能量之后，CO2副产物被加压并被引入第二室。腔室之间的隔板可以移动——在使用燃料时缩小燃料腔室，为另一个腔室中的CO2腾出空间。

“固体氧化物燃料电池至关重要，因为它用纯氧燃烧燃料，产生可储存的浓缩 CO2产品，”Schmauss 说。“如果我们只是用空气燃烧燃料，它会被氮气严重稀释，产生过多的气体无法储存。当浓缩的 CO2被压缩时，它可以储存在不比燃料所需的体积大多少的情况下，节省空间。”

“这项技术真的没有任何重大障碍让它发挥作用，”巴内特补充道。“您只需用双室油箱更换油箱并添加 CO2压缩机。当然，最终必须开发基础设施来卸载 CO2并隔离或使用它。”

走向净零

研究人员表示，在这种情况下，可以使远程车辆的 CO2为负值。这对于生物燃料(例如乙醇)来说是可能的，因为用于生产燃料的植物已经从大气中消耗了 CO2 。然后，在车辆使用燃料后，将捕获的 CO2从船上移除并隔离在地下或用于生产可再生燃料。如果车辆使用化石燃料而不是生物燃料，那么由此产生的整个循环更接近净零。