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科技 创新的分隔式油箱有助于减少远洋航运排放的温室气体

本帖由 漂亮的石头2021-08-20 发布。版面名称:新闻聚焦

  1. 漂亮的石头

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    虽然远洋航运所产生的温室气体规模非常小(约占全球总排放量的 1.7%),但排放的这些气体是最难消除的。远洋航运通常需要一次航行数千英里,而驱动所需的能量往往只有船用柴油才能满足。现在西北大学的一个研究小组找到了新的解决方案,就是综合使用固体氧化物燃料电池、电力推进和机载碳捕获。

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    机载核反应堆为核破冰船和潜艇等大型船只提供极其清洁的航程,但它们对于货运来说太昂贵了,货运需要便宜才能维持它所支持的 90% 的全球贸易份额。电池由于其低劣的能量密度而无法启动。氢、氨和碳中性电燃料提供了一些希望,但在它们被大规模证明之前,还需要研究其他替代品。​

    来自西北大学研究团队的一个引人入胜的提议:如果大型船舶继续使用碳氢化合物,利用其多余的能量密度和完善的运输基础设施 - 但捕获船上的所有碳排放,并将这些碳卸载到在每个目的港深埋地下。西北大学的一个研究小组表示,长途运输可能不需要等待主要的能源存储进步完全绿色化。​

    在他们提出的解决方案中,依靠电力推进运行,使用固体氧化物燃料电池(SOFC)从碳氢化合物产生电力。通常使用氢作为燃料以零排放方式运行 ,SOFC 也能够从碳氢燃料发电,具有高效率、低成本和简单的机械。副产品是水和二氧化碳,因此很容易分别捕获和储存两者。​

    研究小组成员 Travis Schmauss 说:“固体氧化物燃料电池至关重要。因为它用纯氧燃烧燃料,产生可储存的浓缩 CO2 产品。如果我们只是用空气燃烧燃料,它会被氮气严重稀释,产生过多的气体无法储存。当浓缩的 CO2 被压缩时,它可以储存在不比燃料所需的体积大多少的地方,从而节省空间”。​

    西北计划要求在船上的油箱上安装一个可移动的隔板,这样随着燃料的消耗,油箱的燃料侧可以收缩,并且可以使用标准压缩机压缩二氧化碳并用于填充油箱另一边。团队认为,压缩会消耗 SOFC 产生的能量的 2%。​

    在目的港,可能会发生相反的情况;当燃料被泵入时,碳会被抽出,并且可以被取出用于长期封存。使用常规碳氢燃料,这将是一个零排放过程。使用碳捕获电燃料,它甚至是碳负的。如果某种形式的氢被证明是可行的替代品,它就可以运行。​

    该研究的资深作者兼 SOFC 专家斯科特·巴内特 (Scott Barnett) 说:“这项技术在使其发挥作用方面确实没有任何重大障碍。您只需将油箱更换为双室油箱并添加二氧化碳压缩机。当然,最终必须开发基础设施来卸载二氧化碳,并隔离或使用它”。​
     
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