氧化还原循环将二氧化碳完全选择性地转化为一氧化碳和氧气
瑞士的科学家将二氧化碳分解成一氧化碳和氧气使用太阳能反应堆。该技术利用热化学过程将二氧化碳和水转化为有用的燃料。
将二氧化碳和水分解成一氧化碳和氢气(合成气)是生产用于汽车和飞机的液态碳氢化合物燃料的第一步。目前将二氧化碳分解为一氧化碳和氧气的方法存在质量转化率低、选择性差和能源效率低的问题。
现在，由奥尔多·斯坦因费尔德瑞士联邦理工学院苏黎世联邦理工学院的科学家们制造了一个4千瓦的太阳能反应堆，其中含有氧化铈或ceria，这是一种著名的氧化还原材料。该反应器可以将二氧化碳分解成一氧化碳和氧气。该技术采用基于二氧化铈还原和氧化反应的两步循环过程，并通过温度和压力的变化来控制氧气交换。在第一步中，3000倍的聚光太阳能在减压下将二氧化铈加热到1500°C以产生氧气。在第二步中，二氧化碳在900°C下再氧化还原的二氧化铈，产生一氧化碳。这种氧化还原循环也可以通过在氧化步骤中简单地用二氧化碳代替水，将水分解成单独的氢和氧流。
将二氧化碳分解成一氧化碳(或氢气)和氧气，对于控制燃料的纯度和质量非常重要。如果氧气污染了燃料，就会形成爆炸性混合物。斯坦菲尔德的技术显示，一氧化碳和氧气的选择性为100%，二氧化碳转化为一氧化碳的摩尔转化率为83%，太阳能转化为燃料的能源效率为5.25%。“虽然报道的二氧化碳分解过程还没有达到太阳能热电厂的效率，比如加州的伊凡帕太阳能发电厂，但这是直接生产太阳能热燃料的重要一步。”据报道，太阳能对燃料效率的5.25%是太阳能热化学二氧化碳分解的新记录。弗兰克Osterloh他是美国加州大学戴维斯分校的太阳能专家。
斯坦菲尔德和他的团队现在正在将太阳能反应堆的规模扩大到50千瓦的太阳能辐射功率输入。他说:“它的大规模工业应用，例如在太阳能塔顶上安装一排太阳能反应堆模块，可以利用已经为商业太阳能热电厂开发的太阳能聚光基础设施。”
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