CO2+水+太阳能，Sandia实验室合成燃料创新登场

在所谓的hydrogen economy中，汽车将可以使用元素周期表中最简单的元素来驱动，还有就是氢的来源充足。但是就象《兴登堡遇险记》所描述的一样，氢同样是最难于将其压缩成一个安全可用的模式。何不用类似甲醇或者汽油之类的碳氢化合物染料来代替呢？

Sandia国家实验室正在设计一个燃料合成机，利用太阳能来逆转燃烧的化学过程。反应堆将使用可再生的碳氧化物通过CO2和水来产生可再生的人工合成燃料。

”比起让人们使用氢，我们认为发明一种新的已经和我们现存的汽油发动机兼容的人工合成燃料看起来是更合理一些。“Counter Rotating Ring Receiver Reactor Recuperator（CR5）的发明者Rich Diver说。

听起来不可思议，Diver宣称他发明的太阳能反应堆通过一种内燃的逆变过程可以帮助清洁我们的星球。他的团队称这个项目为太阳能变汽油（S2P）和想象之中的人工材料液体太阳能燃料。

可以把它看成是燃烧逆变过程——从太阳获取热量，然后化学作用于二氧化碳和水，然后从他们中间产生液体燃料，”Diver说。“我们原来只是在寻找一种方法可以利用太阳能从水里面把氢分解出来，但是同样的应用规则也可以用来使二氧化碳转化为一氧化碳。合适的混合一氧化碳和水，就可以生成人工的液体燃料了。”

常规的燃料像我们熟悉的--汽油，丙烷，丁烷，甲烷，天然气等--只是不同类型的碳氢化合物。当足够多的氢原子和碳原子结合在一起的时候，他们就可以在室温下以液体的形式存在。举例来说，100辛烷汽油就是8个碳原子和18个氢原子结合产物：C8H18。

“一氧化碳和氢化合物使用起来和我们通常使用的天然气一样；使用新的化学工艺步骤，就可以在汽油发动机里面使用甲醇和其他的液体燃料."Diver说。

根据Diver的说法，如今，开发和精炼石油成本还比较便宜，但是再过20年，当石油资源短缺，适用于汽油和柴油引擎的人工合成燃料将成为一个快速增长的诱人选择。那时，我们的工作将会非常有意义。”当化石燃料用尽，你不得不寻求太阳能和核能，除此之外，别无他法。

太阳光带来可燃气

Diver的发明，CR5，实质是一堆叠起来的反向旋转的环形物的表面边缘覆盖着氧化铁。最上面的环状物直接暴露于太阳光来为燃料生成系统提供必要的热源。在反应堆内部，由于他们的氧原子发生转移，氧化铁层减少。在环形物的另一个终点，引入水蒸气。铁又重新从水蒸气获取氧，因此铁氧化物被重新氧化（在整个反应过程始终守恒），从而把水蒸气中的氢留下。

“它基本上是个热力发动机，但是取代了吸收热量和做机械功，它是吸收热量然后以水中的氢和氧形式产生化学反应。”Diver说，”同样的设备也可以从二氧化碳中产生一氧化碳和氧。

“从水中分离氢的传统做法是使用电能，但是Diver称该项技术可以比原来的方法节省%20的有效能量因为它”省略了把太阳能转化为电能的步骤“。

如果今年冬天测试成功，实验室计划将CR5和太阳能接受器结合，进而通过产生传统内燃机可用的人工合成燃料来证明该设备的设计理念。如果他们成功，从燃煤工厂里排出的二氧化碳将会被收集起来，通过CR5循环利用来产生人工合成燃料，为交通创造一种可再生能源，环境也不会进一步被污染。

根据Sandia的说法，即使所有这些步骤没有任何的阻碍进展顺利，在CR5被广泛用来制造人工合成燃料之前，还需要有15到20年的时间。

Diver在Sandia实验室的太阳能测试设备上亲手发明了CR5，其他的研究小组成员包括Jim Miller，Nathan Siegel，还包括Sandia燃料和能量转化部门的经理Ellen Stechel。主要资金来自Sandia的美国国防部高级研究计划局的研究发展实验指导项目。