Tutkijat valmistavat polttoainetta aurinkoenergialla

Jos tutkijat saavat laitteen toimimaan tehokkaasti, se voi olla kätevä tapa kierrättää hiilidioksidi, jota saadaan talteen tuotantolaitoksista.

Keksintö syntyi lähes sattumalta.

Sandian tutkija Rich Diver yritti muuttaa vettä vetykaasuksi aurinkoenergian voimalla ja huomasi, että samaa tekniikkaa voi käyttää myös hiilidioksidin muuttamiseksi hiilimonoksidiksi. Vetyä ja hiilimonoksidia voi Diverin mukaan käyttää synteettisten polttoaineiden raaka-aineina.

Laite perustuu auringon lämpöenergian kohdistamiseen. Eksaktisti nimetty Counter-rotating-ring receiver reactor recuperator eli CR5 kohdistaa auringonsäteet kammioon, jossa 1 500 asteen lämpötilaan lämpenevä erikoismateriaali saa aikaan halutun kemiallisen reaktion.

Syksyn aikana tehdyt kokeet ovat osoittaneet, että periaate on toimiva. Haasteena on parantaa laitteen hyötysuhdetta, joka on toistaiseksi kaukana vaadittavasta tasosta.

”Lyhyen tähtäimen tavoite on saada tehokkuus muutamaan prosenttiin”, sanoo Diver. Vertailukohtana on luonnollinen fotosynteesi, jonka käytännön hyötysuhde on Millerin mukaan prosentin luokkaa.

Ryhmä aikoo tehdä uuden sukupolven prototyypin kolmen vuoden välein osoittaakseen tekniikan edistymisen. Työ kohdistuu erityisesti materiaalin kehittämiseen. Tekniikka on kaupallisella tasolla aikaisintaan 15–20 vuoden päästä.

Lämpökemiallinen reaktio

CR5-laite koostuu kahdesta kammiosta, joiden välissä on pyörivä, teräksisellä komposiittimateriaalilla päällystetty sylinteri. Materiaali on suunniteltu siten, että se luovuttaa happimolekyylejä kuumentuessaan ja sitoo niitä jäähtyessään normaaliin lämpötilaan.

Ensimmäinen kammio kuumennetaan aurinkoenergialla 1 500 asteeseen, mikä kuumentaa myös sylinterin pintaa, ja saa sen vapauttamaan happea. Sylinteri pyörähtää hitaasti siten, että kuuma pinta tulee toisen, kylmän kammion puolelle. Kylmään kammioon johdetaan hiilidioksidia tai vettä. Kun sylinterin pinta jäähtyy, se sitoo hiilidioksidista tai vedestä happea, jolloin jäljelle jää hiilimonoksidia tai vetyä.

Hyötysuhdetta parannetaan jatkossa kehittämällä materiaaleja, joissa reaktio tapahtuu matalammassa lämpötilassa.

Lähde: Technology Review /Tekniikka ja Talous