太阳能喷气燃料生产的CO₂在现场演示中，水被放大了

煤油是世界上第一次在一个完全集成的太阳能塔中利用太阳能、水和二氧化碳合成的。由169个球形反射器组成的阵列将太阳辐射集中到安装在西班牙马德里附近一座塔上的反应堆上，为转换提供热能。

反射器将大约50千瓦的太阳辐射能(相当于2500个太阳)直接送入16厘米宽的反应堆。首席研究员说:“有反射镜可以跟踪太阳，将太阳辐射重新定向并集中到塔顶。奥尔多·斯坦因费尔德苏黎世联邦理工学院，瑞士联邦理工学院。

基础技术是太阳能反应堆，这是在苏黎世联邦理工学院的屋顶上进行了实地测试将于2021年在瑞士举行。该系统直接从空气中捕获二氧化碳和水，并将其转化为燃料。太阳能反应堆在大约1500°C的温度下热还原氧化还原材料，氧化铈。当氧化铈进入反应堆时，它会减少二氧化碳和水，产生一氧化碳和氢——合成气——然后用现成的技术加工成合成燃料。

“这是第一次在真正的太阳能塔上从空气中生产煤油，而不是从模拟器中，”他说基督教解决在德国的德国航空航天中心(DLR)，他的团队与斯坦菲尔德的团队合作。“这是向前迈出的一大步，因为它对进一步扩大规模至关重要。DLR运营着两座太阳能塔来开发太阳能燃料。

斯坦菲尔德补充说:“这仍然是一个用于研究目的的演示，但这次它是在技术上的规模，并使用了与工业应用相关的太阳能塔配置。”这个太阳能反应堆比2021年的现场测试大10倍左右，每天能产生约1升煤油。类似的太阳能塔和定日镜场已经在商业上运行，通过产生蒸汽驱动涡轮机来发电。

在新的设置中，太阳能到合成气的能量转换效率达到了4.1%。斯坦菲尔德说:“这是将太阳能热化学转化为合成气的一个记录值，但在使这项技术具有经济吸引力方面，这个值仍然很低。”他预测，在未来五年内，“我们应该能够显示出超过10%的效率值，从长远来看，随着技术的成熟，将达到15%以上”。

航空业产生了约5%的温室气体排放，因此需要碳中和煤油来替代化石燃料。

苏黎世联邦理工学院的研究小组计划从三方面提高其过程的转换效率。首先，研究人员将改善氧化还原材料的组成，例如掺杂铈或钙钛矿。二是改进由二氧化铈制成的网状多孔泡沫状陶瓷结构，以加强传热传质。斯坦菲尔德说:“我们现在正在研究3D打印结构，它能够更有效地吸收太阳辐射，并在空腔反应器内获得更均匀的温度，因此从太阳能到燃料热值的转换更高。”

提高效率的第三种方法是回收氧化还原循环中损失的热量，当温度比氧化步骤所需的温度低几百度时。这些热量可以被捕获并重新输送到太阳能反应堆。

机械工程师说:“看到这项技术被大规模展示是非常令人兴奋的。乔纳森菸害他在佛罗里达大学看到了斯坦菲尔德的研究报告固体离子国际会议在波士顿。“这为我们如何让这项技术在商业上可行提供了一条清晰的途径。”

瑞士公司Synhelion这家从苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)分拆出来的公司正在德国Jülich建造世界上第一个生产碳中性太阳能燃料的工业设施。一位发言人说:“该工厂计划于2023年投入使用，瑞士国际航空公司将成为第一家使用我们的太阳能航空燃料的航空公司。”“在那之后，我们计划在2025年之前在西班牙投入第一个商业生产设施。”

“这个演示是第一次(比以前的设置)规模大了一个数量级，在室外的塔结构中，三个子系统完全集成，”他说艾伦Stechel他是美国亚利桑那州立大学化学物理学家。她补充说:“包括我们自己在内的其他人已经在纸上想象了这个完全集成的系统，并对其可行性进行了分析。”“然而，面对现实世界的复杂性，没有什么可以替代实际演示。因此，从更广泛的领域来看，这项工作是迈向商业化的重要一步。”