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从稀薄的空气中产生燃料

时间：2022-04-10 08:16:14 来源：

如果我们有一种低成本的方法来捕获太阳能并将其经济地存储起来以备后用，岂不是宏伟？实际上，我们做到了。植物材料及其古老的形式（例如石油，天然气和煤炭）都代表了这样的计划。作为奖励，他们在此过程中从空气中去除了二氧化碳。

改善自然设计

但是研究人员长期以来一直在寻求改善自然过程的方法。人工光合作用具有巨大的技术前景，可以利用太阳能将二氧化碳转化为燃料，自然光合作用效率很低，但是随着时间的推移会导致有用物质的大量积累。

人工光合作用将加快这一过程。最简单的形式是，太阳能产生的电能可用于将水分解为氧气和氢气。然后，可以将氢气存储起来作为燃料用作以后的消耗，或者可以将其与其他原料混合以生产化学药品或燃料。

多年来，许多研究人员声称这种技术取得了突破，并且媒体经常将这些说法视为“改变游戏规则”的技术。最近的公告来自康奈尔大学的初创公司Dimensional Energy。在新闻稿中，只需添加太阳：麦戈文（McGovern）初创公司将二氧化碳转化为燃料，康奈尔（Cornell）宣布：

Dimensional Energy正在开创人工光合作用以生产绿色聚合物和化学物质。“在工业用途中，我们可以从商业实体捕获二氧化碳，然后将其泄漏到大气中。我们将其放入反应器中，添加氢气和阳光。康奈尔·阿特金森中心研究员大卫·埃里克森说：“所有这些都进入了我们的机器，并作为有用的燃料散发出来。”

但是这里有一些以前的研究人员做出类似主张的样本：

2009年，波兰玛丽亚·居里大学的多比斯瓦夫·纳兹梅克教授在波兰宣布了基于光催化将水和二氧化碳转化为甲醇的人工光合作用过程。2012年，一家名为“空气燃料合成”的英国公司宣布，他们正在稀薄的空气中生产汽油。该工艺将氢气与二氧化碳结合在一起，制成甲醇，然后将甲醇转化为汽油。预计到2014年将实现商业化。它没有，并且该公司的网站现在已终止。2015年，奥迪大张旗鼓地宣布（例如，在这里，在这里和在这里），它仅使用水和二氧化碳就能从稀薄的空气中提取出燃料。麻省理工学院的丹尼尔·诺塞拉（Daniel Nocera）在2011年的论文《人造叶》中总结了该技术的地位，也许没有人比MIT的研究时间更长。

什么渔获？

这些方法在技术上都是可行的。但从技术上讲，我也可以使用这种方法从稀薄的空气中产生对乙酰氨基酚。或几乎任何包含大气中基本成分的东西，例如碳，氢，氧和氮。我什至可以设计一种从稀薄的空气中产生DNA的方法。

这些方案中每一个的“捕获”都是通过热力学定律来实现的。这些法律必然要求在将水或二氧化碳转化为燃料（如氢气）时，与从燃料中回收相比，它需要更多的能量输入。例如，通过电解产生1英制热量单位的氢气（Btu）可能需要输入1.5 Btus的电能。可能需要额外的能量输入来压缩，存储和运输氢气。

简而言之，没有免费的午餐。这样的过程对于多余的太阳能可能是可行的，否则会浪费掉。有时，加利福尼亚州一直在生产大量多余的太阳能，以致它正在向像亚利桑那州这样的邻国支付。取而代之的是，将多余的电能转换成氢气，然后再根据需要将其转换回电能，这可能更经济—即使这意味着在净负能量平衡下进行。

这种方案的真正问题是将多余的电能以其他形式存储，例如电池或水力发电是否更经济。现在，带着这些“突破性声明”。技术上可行并不一定等于经济上可行，而且尚不清楚这些方法中的哪一种（如果有的话）能否取得持久的成功。

罗伯特·拉皮尔（Robert Rapier）

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