小型精炼厂仅利用阳光和空气制造航空燃料

瑞士研究人员在一个屋顶炼油厂将阳光和空气转化为燃料，这在同类项目中尚属首次。他们估计，在他们的太阳能发电厂的更大版本中，覆盖比瑞士略大的面积就可以满足全球对航空燃料的需求。

“我们的目标是为交通，特别是航空领域生产碳中性燃料也许是最难脱碳的团队负责人说奥尔多·斯坦因费尔德苏黎世联邦理工学院。

他们的装置从空气中提取水和二氧化碳，利用太阳能将其还原为一氧化碳和氢气，然后加工成燃料。首先,水而且二氧化碳是用一种胺基化吸附剂捕获的，该吸附剂来自斯坦菲尔德实验室的衍生公司Climeworks。然后气体被送入两个太阳能氧化还原反应器中的一个。

一个抛物面盘和反射器将阳光集中到3000倍，引导它进入这些反应堆之一。这热还原氧化还原材料，氧化铈，并输出氧气。当二氧化碳和水进入腔室时，还原的二氧化铈被重新氧化，产生一氧化碳而且氢,分别。

同时，轮到另一个反应堆接收集中的阳光。由于只有还原步骤是吸热的，需要太阳辐射——大约1500°C和10mbar——两个反应堆可以并行运行。“一个反应堆用太阳能进行还原，另一个反应堆用水和CO进行氧化₂斯坦菲尔德解释道。“我们利用温度和压力的变化来最大化(氧化铈)的氧气交换能力，从而提高每循环的燃料产量。”

最后，氢和一氧化碳的合成气混合物使用商业催化剂(Cu-ZnO-Al)加工成甲醇₂O_3.)温度为230°C和50bar。通常情况下，在瑞士晴朗的晴天，这家小型炼油厂会生产100升合成气，然后加工成50毫升左右的纯合成气甲醇．但合成气也可以转化为液态碳氢化合物燃料，如煤油．

“直接空气捕获(二氧化碳)还处于早期商业阶段，仍在经历许多快速的技术转变，”评论说约翰Cirucci他是美国亚利桑那州立大学的化学工程师，一直在研究这种系统。Climeworks这一领域的几家公司之一2017年的第一家工厂今年9月，冰岛一家规模更大的工厂投产。

Cirucci说:“这项研究中最具创新性的技术部分是太阳热化学过程。”他补充说，这一步也是最有潜力改进的一步。例如，铈因其稳定性而受到重视，但类似的氧化还原材料可能在较低的温度下工作。

让改变发生

斯坦菲尔德的团队之所以选择建造一个航空燃料精炼厂，是因为航空旅行每公里释放的二氧化碳比任何其他交通方式都要多。“当其他行业正在大幅减排，(或)正在稳定或稳定排放时，航空排放正以指数级速度增长，因为越来越多的人更频繁地乘坐飞机，”他说尼基塔Pavlenko他是该研究所燃料团队的高级研究员国际清洁运输委员会．

帕夫连科补充说:“很多航空排放是由一小部分经常乘坐飞机的富裕人群造成的。”“航空业是最有能力为自己的技术变革和减排买单的行业之一。”

当太阳能喷气燃料达到燃料体积的10%到15%时，我们应该看到太阳能煤油的成本接近化石煤油的成本

Aldo Steinfeld，苏黎世联邦理工学院

斯坦菲尔德的团队提出了一个配额制度，以迫使航空公司和机场购买可再生燃料。斯坦菲尔德指出，一开始的幅度很小，比如0.1%，这对飞行成本的影响最小。但配额每年都会增加，从而刺激投资。他说，当太阳能喷气燃料达到燃料总量的10%到15%时，我们应该会看到太阳能煤油的成本接近化石煤油的成本。

瑞士科学家设想了一个商业规模的工厂，有10座太阳能塔，由反射器提供动力，每天生产9.5万升煤油。这足够一架载有325名乘客的空客A350从伦敦飞往纽约并返回。

为了满足全球每年大约4140亿升煤油的需求，需要有足够的太阳能发电厂覆盖4.5万公里²他们这样计算。这相当于撒哈拉沙漠面积的0.5%，在那里，这种植物可以在最佳的阳光条件下运行。