太阳能燃料的生产：将太阳的热量储存在 1,200°C 的温度下

Josiah02 · 发表于 2024-9-20 14:20:42

通过将破坏气候的二氧化碳转化回煤油、汽油和柴油来关闭二氧化碳循环：这就是 Synhelion 背后的想法。ETH 衍生公司利用太阳的热量从二氧化碳和水中生产合成燃料（合成燃料）。
2024 年 6 月，Synhelion 在德国尤利希市启动了 DAWN：世界上第一家生产太阳能燃料的工业工厂。通过与 Empa 高性能陶瓷实验室的合作，DAWN 可以全天候生产可再生燃料，即使在夜间也可以。
要将二氧化碳和水重新转化为燃料，DAWN 最需要的就是能源。大型镜面将阳光聚焦到太阳能接收器上的一个点上。由于太阳能集中，内部蒸汽的温度可高达 1,200°C。
这种高温工艺热用于运行反应堆，而多余的热量则被送入热能储存器，这是一个几立方米大小的腔室，里面装满了非常特殊的砖块。这些砖块是 Empa 和 Synhelion 联合开发的，可作为巨大热量的临时储存器。一夜之间，正是这个热库为反应堆提供能量并使其保持运行。
需求：“超级砖”
然而，在 1,200°C 的高温下，并非所有的耐火砖都一样。直接接触超高温蒸汽，即使是陶瓷也会腐蚀。市场上没有一种耐火砖是为这种极端条件设计的，因此 Synhelion 向 Empa 寻求帮助。
Synhelion 热系统主管 Lukas Geissbühler 表示：“Empa 研究员 Gurdial Blugan 领导的研究小组是少数研究如此高温下陶瓷腐蚀行为的研究小组之一。”
在一个为期两年的项目中，Blugan 和 Empa 科学家 Sena Yüzbasi 与 Synhelion 一起着手寻找合适的陶瓷。耐腐蚀性只是一方面。该材料还必须具有高热容量、机械强度高并能承受系统断电时可能发生的热冲击。它还必须生产成本低廉，因为 Jülich 的工厂只是 Synhelion 的起步。
研究人员与 Empa 工作室和 Synhelion 共同设计了自己的高温管式炉。在炉中，他们将不同的陶瓷样品暴露在腐蚀性蒸汽环境中，时间长达 500 小时。
布鲁根说：“在进行这些实验时，我们的实验室里非常热。”但汗流浃背是值得的：研究人员能够找到一种能够承受极端条件的材料。
他们与项目合作伙伴一起改进了材料成分，优化了制造工艺，以进一步提高材料性能并降低成本。随后，这些砖块由德国的一家合作公司生产并安装在于利希。
尤兹巴西说：“作为一名研究人员，很少能看到自己的研究成果得到如此大规模的应用，这是一次非常独特的经历。”这位科学家现在自己在能源行业工作，她对自己的研究成果被用于可再生能源领域以保护气候感到特别高兴。
共同前行
Lukas Geissbühler 表示：“Empa 为我们的热存储装置的开发做出了宝贵贡献，并且凭借其灵活性能够满足 Synhelion 的特定要求。”在 DAWN 投入运营的同时，Synhelion 和 Empa 已经开始规划下一个联合项目。
对于未来的工厂，他们希望进一步开发这种材料，使其更加耐用。Synhelion 的第二家太阳能燃料生产工厂将于 2025 年在西班牙建成。目标是：更大的储热单元，更高的温度。因为温度越高，燃料生产效率就越高。

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