国际能源网讯:美国哥伦比亚大学和丹麦可持续能源Risø国家实验室(Risø National Laboratory for Sustainable Energy)的研究人员于2010年11月15日在《可再生与可持续能源评论杂志(journal Renewable and Sustainable Energy Reviews)》上发表报告,提出可能的技术途径,可用于使用可再生能源或核能使CO2循环利用生产燃料,考虑可釆用三个步骤:CO2捕集;H2O 和CO2离解以及燃料合成。
新的评论报告分析了离解方法,包括CO2和(或)H2O的热解、热化学循环、电解和光电解,然后在高温固体氧化物电池中使H2O 和CO2共电解,以生成合成气,然后再在催化反应器(费托合成)中使合成气生成汽油或柴油,这将成为最有前途和可行的途径之一。并进一步分析了这种途径的能量平衡和经济性,图1示明合成燃料成本与电价的估算。
基于能量平衡和经济性估算了这种特定的共电解基循环,这种现代化的技术每一循环阶段可与当今电力制液体燃料转化(转换效率约70%)结合在一起。图2示明从H2O 和CO2生产烃类燃料的框图。
图1. 合成燃料成本与电价的估算。(a)恒定操作,(b)相同假设,但采用高度间歇操作(能力因子20%),(c))恒定操作,在较高电流密度下操作电解器,(d)高度间歇操作
设定来自恒定电力供应(如地热、水力发电或核能)的电价小于3美分/KWh,合成燃料价格可望与2美元/加仑(0.53美元/L)相竞争。如果较高的汽油价值元/加仑(0.78美元/L)具有竞争力,则驱动合成燃料过程的电价必须为4-5美分/KWh,它与近期美国平均电力批发价范围相当。间歇电源将会大大提高电解器投资费用。
图2. 从H2O 和CO2生产烃类燃料的框图
釆用任何廉价的可持续的电源,几种开发路线都可望生产有竞争性的燃料,应指出的几点包括:
•CO2空气中捕集过程的进一步开发和大规模验证,由此可大量生产而降低费用。然而,在近期内,从工业源而不是从大气,收集的CO2可望用于非闭环型式的合成燃料过程。
•固体氧化物电解电池在高电流密度(≥1 A/cm2)下的长时间操作需要验证。当现在电池可在如此高的电流密度和热平衡电压下有效工作时,其操作可成为改进经济性的简单办法。
•间歇电池操作需验证,它需要开发特定的电力管理和热管理方法。