Набір із 169 відбивачів фокусує сонячне світло в реакторі на вершині цієї вежі. Світло реагує з вуглекислим газом і водяною парою, утворюючи суміш, яку можна перетворити на гас і дизельне паливо.
Реактивне паливо тепер можна отримувати з повітря.
Принаймні, так було в Мостолесі, Іспанія, де дослідники продемонстрували, що зовнішня система може виробляти гас, який використовується як паливо для реактивних двигунів, з трьох простих інгредієнтів: сонячного світла, вуглекислого газу та водяної пари. Сонячний гас міг би замінити реактивне паливо, отримане з нафти, в авіації та допомогти стабілізувати викиди парникових газів, повідомляють дослідники в Joule від 20 липня.
За словами Альдо Штайнфельда, інженера ETH Zurich, спалювання гасу, отриманого на сонячній енергії, вивільняє вуглекислий газ, але лише стільки, скільки використовується для його виробництва. «Це робить паливо вуглецево-нейтральним, особливо якщо ми використовуємо вуглекислий газ, уловлений безпосередньо з повітря».
Гас є паливом для авіації, сектору, відповідального за близько 5 відсотків антропогенних викидів парникових газів. Знайти стійкі альтернативи виявилося складно, особливо для авіації дальнього сполучення, оскільки гас містить так багато енергії, каже фізик-хімік Еллен Стечел з Університету штату Арізона в Темпі.
У 2015 році Штайнфельд і його колеги синтезували сонячний гас в лабораторії, але ніхто не виробляв паливо повністю в одній системі в польових умовах. Тож Штайнфельд і його команда розмістили 169 дзеркал для відстеження сонця, щоб відбивати та фокусувати випромінювання, еквівалентне приблизно 2500 сонцям, у сонячний реактор на вершині 15-метрової вежі. Реактор має вікно, через яке потрапляє світло, порти, через які подається вуглекислий газ і водяна пара, а також матеріал, який використовується для каталізації хімічних реакцій, називається пористим діоксидом церію.
У сонячному реакторі пористий оксид церію (показано) нагрівається сонячним світлом і реагує з вуглекислим газом і водяною парою, утворюючи синтетичний газ, суміш газоподібного водню та чадного газу.
При нагріванні сонячним випромінюванням оксид церію реагує з вуглекислим газом і водяною парою в реакторі, утворюючи синтетичний газ — суміш водню та чадного газу. Потім синтетичний газ подається по трубах до основи вежі, де машина перетворює його на гас та інші вуглеводні.
За дев’ять днів роботи дослідники виявили, що вежа перетворила близько 4 відсотків використаної сонячної енергії приблизно в 5191 літр синтетичного газу, який використовувався для синтезу як гасу, так і дизельного палива. За словами Штайнфельда, ця перевірена принципова установка виробляла близько літра гасу на день.
«Це важлива віха», — каже Стечел, хоча ефективність потрібно покращити, щоб технологія була корисною для промисловості. Для контексту, пасажирський реактивний літак Boeing 747 спалює близько 19 000 літрів палива під час зльоту та виходу на крейсерську висоту. Дослідники кажуть, що відновлення невикористаного системою тепла та покращення теплопоглинання оксиду церію може підвищити ефективність вежі більш ніж на 20 відсотків, що зробить її економічно практичною.
Першоджерела:
https://www.sciencenews.org/article/jet-fuel-sunlight-air-water-vapor-solar-kerosen
S. Zoller et al. A solar tower fuel plant for the thermochemical production of kerosene from H2O and CO2. Joule. Vol. 6, July 20, 2022. doi: 10.1016/j.joule.2022.06.012.
D. Marxer et al. Demonstration of the entire production chain to renewable kerosene via solar thermochemical splitting of H2O and CO2. Energy Fuels. Vol. 29, April 15, 2015, p. 3241. doi: 10.1021/acs.energyfuels.5b00351.