211service.com
Förvandla koldioxid till bränsle
Kan koncentrerad solenergi användas för att vända förbränning och omvandla koldioxid tillbaka till bensin? Det är vad forskarna gör Sandia National Laboratories , i Albuquerque, NM, syftar till att ta reda på det genom att bygga en ny reaktor som kemiskt kan återaktivera koldioxid.
Solkraft: Att lägga sista handen på en gigantisk solfångare, som forskare vid Sandia National Laboratories kommer att använda för att driva en ny reaktor som kan producera kolmonoxid från koldioxid. Kolmonoxiden kan sedan användas vid tillverkning av flytande bränslen.
Enheten använder en tvåstegs termokemisk reaktion för att bryta ner koldioxid för att producera kolmonoxid, säger Nathan Siegel, en senior medlem av teknisk personal vid Sandias Solar Technologies Department och en av forskarna som utvecklar tekniken. Koldioxid är en förbränningsprodukt, så det vi gör är att vända förbränningen, säger han. Kolmonoxiden kan sedan lätt användas för att producera en rad olika bränslen, inklusive väte, metanol och bensin, med hjälp av konventionella teknologier.
Inuti Sandia-reaktorn, uppfunnen av Sandia-forskaren Rich Diver, finns en ring av ett kobolt-ferritkeramiskt material, som huvudsakligen består av järnoxid och kobolt. En parabolisk solkoncentrator riktar solljus mot det keramiska materialet, värmer upp det till cirka 1 500 °C och gör att det avger syre.
När ringen kontinuerligt roterar passerar det reducerade materialet in i en andra, separat kammare som innehåller koldioxid. Efter att ha gett upp sitt syre reagerar keramen med koldioxiden och stjäl syreatomer från den. Resultatet är produktionen av kolmonoxid. Processen är kontinuerlig, så att den oxiderade keramiken återigen passerar tillbaka in i solkammaren där den åter reduceras. Det kommer att fungera med antingen koldioxid för att göra kolmonoxid eller med vatten för att göra väte, säger Siegel.
Det är åtminstone teorin. Sandia-gruppen har genomfört principiella demonstrationer av olika stadier av enheten men har ännu inte visat att de alla fungerar tillsammans. Teamet bygger en prototyp som ska vara klar för testning i slutet av våren. Det är 95 procent byggt, säger Siegel.
Kobolt-ferritkeramiken utvecklades ursprungligen i Japan och är lätt att tillverka. För att maximera dess effekt är materialet konstruerat till en matris av kors och tvärs stavar med en diameter på en millimeter. Detta har effekten att producera en stor yta med vilken man kan reagera med koldioxiden.
I juni nästa år förväntar sig forskarna att ha reaktorns prestanda kartlagd, och om den går så bra som de förväntar sig kan en praktisk version vara tillgänglig inom fem år.
Just nu tittar vi på att få koldioxid från industriella källor, säger Siegel. Den verkliga potentialen är dock att fånga upp koldioxidutsläpp och återanvända dem som bränsle. Vi tittar också på sätt att dra ut koldioxid ur luften, säger han. Detta skulle göra det möjligt för reaktorn att monteras var som helst, suga upp den atmosfäriska växthusgasen och förvandla den till bränsle. Men, betonar Siegel, är detta i ett mycket tidigare utvecklingsstadium.
Trots den enorma potentialen finns det för närvarande väldigt lite forskning om att hitta sätt att utnyttja solenergi för att producera kolmonoxid från koldioxid, säger Siegel. Men sådan teknik hanterar två problem direkt: att använda koldioxid på bästa sätt och att hitta ett sätt att göra det bästa av solenergins sporadiska natur. Det erbjuder ett sätt att lagra denna solenergi och använda den när du vill ha den, säger han.
Det är utmärkt arbete och i princip vetenskapligt fullt möjligt, säger Christian Sattler , från Institutet för teknisk termodynamik vid German Aerospace Center, i Köln. Frågan är, med vilken effektivitet? han säger. Hur mycket energi tar det för att genomföra denna minskning? Det kan vara mer effektivt att använda solenergin för direkt kraftproduktion.