KEROGREEN研究设施和KIT等离子体反应器(照片:Amadeus Bramsiepe/KIT)
乘飞机旅行——但不排放额外的二氧化碳。利用可再生能源从水和环境空气中获得合成燃料,这是可能的。然而,必须大量生产。KEROGREEN研究项目中的一种新制造工艺使用了创新的等离子体技术,可以实现这一点。卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究伙伴建造了第一座设施。
以二氧化碳中和的方式组织航空运输是一项重大挑战:“电池,氢和混合溶液由于能量密度低而不适用,”KIT微工艺工程研究所的Peter Pfeifer教授说,他是KEROGREEN研究项目的发言人之一。“为了使二氧化碳中性飞行成为可能,Pfeifer和参与KEROGREEN的合作伙伴探索了另一种方法:从空气和水中提取煤油。”利用可再生能源和直接从大气中提取的二氧化碳,创造了一个封闭的碳循环。我们甚至可以使用现有的基础设施来储存、运输和为飞机加油。最重要的是发动机技术。“此外,合成绿色煤油不会排放硫磺,也不会排放较少的烟尘和氮氧化物(NOx)。
为了能够生产足够数量的燃料,欧盟项目KEROGREEN的合作伙伴在四年半的时间内开发了一种可扩展的工艺,该工艺基于一种新的等离子技术,适合于集装箱模块。这项工作由位于埃因霍温的荷兰基础能源研究所(DIFFER)协调,并在KIT设立了一个研究机构。因此,该技术处于系统集成的最后阶段,其中各个元素已经连接到一个封闭单元,但仍处于不同的开发阶段。新的制造工艺特别节省资源,因为没有使用稀有的原材料。
用于CO2裂解的创新等离子体技术
该过程基本上基于三个步骤:首先将环境空气中的CO2送入反应堆,在那里,微波辐射产生的等离子体将其分解为一氧化碳(CO)和氧气。然后,氧气被去除,而一氧化碳通过水煤气变换反应在第二个反应器中部分转化为氢。这种氢和剩余的CO(组合称为合成气)在第三个反应器中通过费托合成转化为碳氢化合物。不能用于生产煤油的高分子碳氢化合物在工厂内部被分解。最终产品是航空燃料的基本组成部分。然后,这种原料可以提炼成所需的煤油,或直接作为能量储存装置储存。
可再生能源分散使用的理想选择
根据研究人员的发现,等离子体技术可能达到兆瓦级。但它也适用于小型、,集装箱形式的分散式生产工厂:“未来的工厂将是模块化和可扩展的,因此可以很容易地集成到海上风电场或沙漠中的太阳能电站“如果没有风或太阳,等离子体反应器将暂时关闭,只需利用可用能源重新启动。”目前正在仔细分析该项目的结果,尤其是工业合作伙伴已经将其用于实施各个工艺步骤。