太陽能天然氣熱化學制燃料研究獲進展

【環球網科技綜合報道】5月13日消息，根據中國科學院官網消息，天然氣重整是當前全球氫能生產的主要技術路線。太陽能天然氣熱化學制富氫燃料，將間歇、波動、低能流密度的太陽能以穩定、高密度的燃料化學能形式存儲，有望實現太陽能與傳統天然氣熱化學基礎設施的有機結合，是太陽能穩定利用與低碳清潔燃料生產的重要途徑與研究熱點。但是，太陽能天然氣熱化學受限於較高反應温度導致的較大聚光反應耦合不可逆性，太陽能制燃料效率難以滿足規模化應用需求，制約着這一技術的發展。

針對太陽能高温、高不可逆性、低效熱化學轉化挑戰，中國科學院工程熱物理研究所科研團隊開展了太陽能甲烷熱化學制燃料機理與方法研究。不同於傳統研究聚焦於太陽能熱化學的能量“數量”轉化，該團隊利用此前提出的聚光太陽能能質能勢理論，從能量的“質”與“勢”出發，通過反應解耦、路徑重構等研究思路，提出了太陽能甲烷分步轉化制燃料方法。反應路徑的改善使太陽能熱化學轉化過程中的能量與能質重新分佈，將反應温度從~900℃降低至~750℃，進而降低了聚光反應耦合不可逆損失。進一步，該團隊研製了10kWth級太陽能反應器技術樣機，在超過11h的長週期穩定運行實驗下，H2與CO的燃料選擇性接近100%，太陽能到燃料轉化效率42.8%。

這一研究降低了太陽能天然氣熱化學反應温度，提升了太陽能到燃料轉化效率，為減小聚光鏡場面積與制燃料成本以及實現太陽能與傳統天然氣熱化學基礎設施的結合提供了新的技術方案。

據悉，相關研究成果發表在《化學工程雜誌》（Chemical Engineering Journal）上。（青雲）