清潔燃料新技術可有效減少二氧化碳排放

俄亥俄州立大學化學與生物分子工程教授L S Fan展示其實驗室開發的可用於清潔能源技術的材料樣品。

美國俄亥俄州立大學的工程師正在研發一種清潔能源技術。該技術可將化石燃料和生物質轉化為電能，並且不會向大氣中排放二氧化碳。在《能源與環境科學》發表的兩篇論文中的第一篇里，工程師們報告稱已經成功設計了一種在不排放二氧化碳的情況下，將頁岩氣轉化為甲醇和汽油等產品的工藝流程。這一工藝技術也可應用於煤和生物質的產品轉換。在特定條件下，該技術可以同時消耗生產過程中產生的二氧化碳及外源二氧化碳。在第二篇論文中，他們報道了顯著延長顆粒（該粒子可實現將煤等化石能源轉化為電能等）使用壽命的方法。這將使其具有商業化運營意義。最後，該研究團隊還實現了「合成氣」的低成本製造，該方法可較傳統方法降低約50%的成本。

這種技術被稱為化學循環，即在高壓反應器中使用金屬氧化物顆粒「燃燒」化石燃料和生物質，反應過程不需要空氣中的氧氣，而由金屬氧化物為反應提供氧氣。工程師談到，化學循環可以作為可再生能源（如太陽能和風能）廣泛應用前獲取清潔電能的權宜之計。「可再生能源是未來的主流，」俄亥俄州立大學化學與生物分子工程教授Liang-Shih Fan（項目主持人）說，「但在風能和太陽能成為主流能源之前，我們需要一種清潔的能源來過渡，而且這種能源是在未來30年，甚至更長時間內我們能夠負擔得起的低成本能源。」

5年之前，反應中使用的氧化鐵顆粒可以在8天左右的連續運行中循環使用100次。此後，工程師們研發了一種新的配方，使循環使用次數增加至3000次，或實驗室研究中連續使用8個月。相似的配方也在小型中試中進行了測試。

關於化學循環的另一進展是合成氣的生產。反過來，合成氣又為許多其他化工產品（氨、塑料甚至碳纖維）提供了構造子。這正是化學循環技術的有趣之處——它為以二氧化碳為原料製造日用品的工業化提供了可能性。

現在，當二氧化碳從發電廠中被分離出來後，大多被掩埋起來，以防其進入大氣而加劇溫室效應。而在新技術幫助下，部分二氧化碳可以不必埋入地下，而是轉化為有用的產品。Fan說道：「綜上可見，這些進展將使俄亥俄州立大學的化學循環技術向商業化邁進。」

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編譯：雷鑫宇 責編：朱凡

來源：https://techxplore.com

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