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创新的分隔式油箱承诺无排放运输

2021-11-25 16:12:53 编辑:上官飞策 来源:

航运业的温室气体排放正在成为排放馅饼中最难消除的部分之一——即使它们是相对较小的一部分(约占全球总排放量的 1.7%),它们仍然需要处理. 但是,巨大的重型船只一次在水中航行数千英里需要大量的能源,而事实证明,寻找可行的船用柴油替代品极其困难。

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。

这是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,利用其多汁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?

船舶不能使用普通的内燃机;这些不仅会释放 CO2,还会释放大量的氮气,因此会有过多的废气无法在船上捕获和储存。

相反,它们将依靠电力推进运行,使用固体氧化物燃料电池或 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 还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。

“固体氧化物燃料电池至关重要,”研究小组成员 Travis Schmauss 说,“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,它可以储存在不超过燃料所需的体积中,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从以下位置填充油箱另一边。团队认为,压缩会消耗 SOFC 产生的大约 2% 的能量。

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。使用常规碳氢化合物燃料,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一种可行的替代方案,它就可以运行。

该研究的资深作者、SOFC 专家斯科特·巴尼特 (Scott Barnett) 表示:“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。”

其他 SOFC 研究人员似乎不同意 Barnett 认为没有障碍


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