美新研制太陽能反應(yīng)器 是二氧化碳變液態(tài)燃料
jianaisc.com?2012-03-30 17:26? ?來源:科技日報 我來說兩句
美國加州理工學(xué)院和瑞士科學(xué)家攜手研制出了一種太陽能反應(yīng)器。該太陽能反應(yīng)器采用了低成本的新型催化劑,可集中太陽的熱量,通過熱化學(xué)循環(huán)方法,將水和二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃夂鸵谎趸?,而大量的氫氣和一氧化碳結(jié)合在一起可形成液態(tài)燃料,為汽車、手提電腦和全球定位系統(tǒng)(GPS)供電。 太陽是地球上主要的能量來源,更好地利用豐富的陽光是所有新能源專家試圖摘取的“圣杯”??茖W(xué)家很早就知道如何將水和二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃夂鸵谎趸肌5绾胃咝?、批量且低廉地轉(zhuǎn)換一直困擾著科學(xué)家。其中的一個“攔路虎”,是轉(zhuǎn)換過程需要昂貴且稀有的鉑或銥等元素來作催化劑,以促使反應(yīng)發(fā)生。 該研究的領(lǐng)導(dǎo)者之一、加州理工學(xué)院材料科學(xué)和化學(xué)工程教授索西娜?海爾將目光投向了二氧化鈰,金屬鈰的氧化物二氧化鈰常用于自潔烤箱內(nèi)壁,可作催化劑使用。鈰儲量豐富,因此,在完成同樣任務(wù)時,成本更低。 新方法分兩步進行:首先,使用太陽光散發(fā)的高溫將二氧化鈰分解為鈰和氧氣;然后在低溫下將二氧化碳和水變?yōu)橐谎趸己蜌錃狻?/p> 海爾如是描述該過程:當(dāng)將二氧化鈰加熱至約1500攝氏度高溫時,會自動地從其結(jié)構(gòu)內(nèi)釋放出氧氣;接著將其冷卻,氧氣離開后留下的空白需要新氧氣來填滿。在約為900攝氏度的較低溫度時,鈰、氫氣和碳都需要氧氣,但鈰的需求更強烈,于是,它就會從水和二氧化碳中“掠奪”氧氣來填滿這些空白,因此,水和二氧化碳就變成了氫氣和一氧化碳。 海爾表示,實驗設(shè)備包括兩部分,其中一部分是由加州理工學(xué)院研制的圓柱狀容器,其內(nèi)壁布滿了二氧化鈰。第二部分是目前安放在瑞士保羅謝勒研究所的太陽能收集器,它是一套巨大的曲面鏡,可大范圍收集太陽光。 科學(xué)家讓這兩個設(shè)備“聯(lián)姻”,首先用積聚的陽光加熱圓柱內(nèi)的二氧化鈰,然后朝反應(yīng)器中輸入水蒸氣和二氧化碳,并測量流出的氫氣和一氧化碳的數(shù)量。 海爾表示,鈰儲量豐富,是鉑儲量的10萬倍,因此,可將反應(yīng)成本減少幾個數(shù)量級。但目前這個將太陽光、二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)燃料的反應(yīng)器的轉(zhuǎn)換效率不足1%??茖W(xué)家表示,熱動力學(xué)分析表明,理論上轉(zhuǎn)換效率可達15%以上。此外,科學(xué)家也希望能找到比二氧化鈰更好的燃料,同時降低發(fā)生反應(yīng)所需要的高溫和低溫。 |
- 責(zé)任編輯:林馥郁
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