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聚焦:利用光子学和阳光生产清洁能源

思想领袖妮可·梅伦迪克斯材料解决方案TNO

偶氮光学 与荷兰 TNO 的 Nicole Meulendijks 就 SPOTLIGHT 联盟及其利用阳光和 LED 等光子学将二氧化碳和绿色氢转化为可再生能源进行了交谈。

是什么促成了“SPOTLIGHT”联盟的发展?

太阳是一种宝贵的能源。它有助于转化原料,例如二氧化碳(CO2) 和水转化为清洁的替代燃料。这些燃料在功能上与化石燃料相当,因此可以完全替代它们,从而减少温室气体排放(尤其是二氧化碳2).

在这个项目中,我们正在开发通过从化石燃料转移到可持续能源和减少二氧化碳来保护我们未来能源供应的技术2 排放以达到《巴黎气候协定》的目标;在 21 世纪将全球变暖限制在 1.5°C 以内st 世纪和净零二氧化碳2 emissions by 2050.

如何使用阳光和 LED 来转化二氧化碳(CO2) 和绿色氢变成清洁能源?

我们使用称为等离子体催化剂的特定类型的材料。这些材料可以吸收大部分太阳光谱,并应用于以太阳光为动力的催化化学过程。通过调整活性等离子体材料的类型,可以针对特定类型的过程(例如,甲烷或合成气生产)优化反应的选择性。

使用您的技术可以生产哪些产品?

SPOTLIGHT 的主要目标是开发和验证用于 CO 的太阳能转换的光子器件和化学工艺概念2 和绿色氢气 (H2) 转化为化学燃料甲烷 (CH4),以及合成气 (CO) 作为生产化学燃料甲醇 (CH3OH) 的原料。原则上,该项目内开发的装置和技术概念不限于 CO 的太阳能转换2 燃料,但也可以进一步用于其他应用,例如,以阳光为燃料的二氧化碳转化2 用于乙烯和乙醇等化学结构单元或液体分散体中的反应,例如特种化学品的生产。

你能告诉我们更多关于光子器件的信息,以及它是如何与化学过程一起使用来生产清洁能源的吗?

SPOTLIGHT 合作伙伴共同选择了一个概念,该概念由板状透明流动反应器、二次太阳光学器件(镜子和/或透镜)组成,用于将集中(最多 20 个太阳)的阳光投射到发生化学过程的反应器上,以及一个节能的 LED 光源,以确保在没有(充足的)阳光的情况下继续运行。

您的设备将如何用于现有的大规模碳捕获和利用过程?

SPOTLIGHT 的设备和工艺促进了 CCU、气候中性能源载体电力和 H 的使用2, 以及 CO 的应用2- 为化学过程提供动力的免费能源,即阳光。

目标模块化光子器件可用于氢化CO2 使用阳光作为能源。这意味着它可以很容易地针对 CO 的特定需求进行调整2 点源,因为按比例放大只是数量增加的问题。

传统上如何制造液态甲醇?

传统上,甲醇是由石油产品通过 CO 和 CO 加氢生产的2 和反向水煤气变换反应(rWGS)。

rWGS 反应,将 CO 转化为2 制 CO,目前在工业上用作生产甲醇(CH3哦)。

CH3OH 是一种有趣的化学燃料,因为它具有高存储密度,大量存储容易且安全,可用于为小型和大型发动机提供动力(直接或与其他燃料混合)。

此外,它被广泛用作化学构件,例如用于生产甲醛、乙酸、单甲胺、二甲胺和三甲胺、氯甲烷、乙酸甲酯、苯甲酸甲酯、二甲醚、烯烃(甲醇制烯烃工艺)和汽油(甲醇制汽油工艺)。

是否有可能在全世界被采用?可能面临哪些挑战以及如何克服这些挑战?

该技术有可能在世界范围内被采用,特别是在太阳强度高的地区。

阳光、清洁能源

该技术利用阳光和光子学将二氧化碳转化为清洁能源。图片来源:yanikap/Shutterstock.com

实施的成功取决于几个因素,包括技术和经济。该项目将通过研究化学工艺的资本支出(包括光子器件)和运营成本成本来研究太阳能驱动的 Sabatier 和 rWGS 工艺的经济性。

基于这些研究的结果,并考虑到 CH 成本价格的一系列未来情景4 和来自化石原料的 CO,H 的成本价格2 根据电解、可再生电力的成本价格和潜在的碳税,我们将估计在什么时候以这种方式生产的燃料与化石燃料相比具有成本竞争力。

光子学在应对气候变化方面有多重要?

为了达到《巴黎气候协定》中设定的 1.5°C 目标,我们需要实现净零二氧化碳2 emissions in 2050.

2050 年后,大量的净负 CO2 需要实现排放以符合不让平均大气温度升高超过 1.5°C 的目标。这意味着更多的 CO2 必须从大气中取出,而不是人类活动排放到大气中。此外,化学工业必须减少温室气体排放,以在 2050 年实现气候中和。通过在阳光驱动的过程中使用光子设备来转化二氧化碳2 成为有用的能源载体,可以为实现气候目标做出重大贡献。

如何根据 CO 的大小定制光子器件和阳光驱动的工艺2 来源?

SPOTLIGHT 的技术适用于中小型 CO2 小于 1 Mt CO 的来源2 每年,无论是作为点源还是通过直接空气捕获获得。

假设同花 CO 的最大规模2 source of 1 Mt CO2 每年,我们预计需要 35000 平方米的设备面积(相当于 5 个足球场)。来源高达 1 Mt CO2 每年由于这些工艺无法以技术经济可行的方式适应规模,因此目前无法由大型 CCU 工艺提供服务。

该项目的下一步是什么?

该项目现在已经活跃了一年。在接下来的时间里,重点将放在用于两个选定工艺(Sabatier 和 rWGS)的光子器件的制造和验证上。此外,还将进行技术经济分析和生命周期评估研究。

读者在哪里可以找到更多信息?

项目 - Spotlight (spotlight-project.eu)

关于 Nicole Meulendijks

妮可·梅伦迪克斯 B.Sc.在荷兰埃因霍温的高等实验室教育水平学习化学,并获得了理学学士学位。 2001年获得学位。

她在埃因霍温科技大学担任研究助理,开始了她的运营。自 2003 年以来,她一直在 TNO 的材料解决方案部门工作。 Nicole 是一位经验丰富的项目经理和资助(H2020,EFRO)项目的协调员。

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劳拉汤姆森

作者:

劳拉汤姆森

劳拉汤姆森 毕业于曼彻斯特城市大学,获得英语和社会学学位。在学习期间,劳拉曾担任校对员,并继续全职工作,直到成为一家领先的分析和媒体公司的网站编辑。 在业余时间,劳拉喜欢阅读各种书籍和撰写历史小说。作为 BorrowmyDoggy.com 的一部分,她还喜欢到世界各地去看看新的地方,并花费许多周末来照顾狗。

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    汤姆森,劳拉。 2022 年。 聚焦:利用光子学和阳光生产清洁能源. AZoOptics, viewed 04 March 2022, //www.etc47.top/Article.aspx?ArticleID=2158.

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