自2035年开始,欧盟(EU)将禁止销售以汽油或柴油为动力的内燃机汽车,但新制造的使用电燃料(电子燃料,使用可再生能源通过电解获得的绿色氢气制造,并从空气中捕获二氧化碳)的汽车除外。电燃料被视为“清洁燃料”,有望为减少交通运输部门的碳排放做出贡献。
在这方面,韩国取得了突破,开发出一种可以生产与柴油相当的电燃料的微通道反应器。微通道反应器是由非常小的通道组成的反应器,是一种通过这些通道进行化学反应的高效系统。这种反应器有利于热量的有效传递。
这项创新技术不仅将二氧化碳转化为类似柴油的燃料,使其成为未来国际燃料标准的可行解决方案,而且还为需要热管理的各个行业带来了希望,包括电燃料生产和氨合成。
韩国机械材料研究院(KIMM)碳中性能源机械研究所热泵研究中心首席研究员YoungKim领导的研究团队成功开发出一种高效微通道反应器,可将电燃料生产所需的催化剂量减少到30%,但产能却是现有反应器的30倍。
该反应堆高温高压下安全,且容易散热,温度设定灵活,有利于电燃料的生产。
电燃料的生产涉及用二氧化碳合成绿色氢,这一过程会产生大量热量。因此,需要一项关键技术来有效地消散这些热量。KIMM开发的反应堆采用了一种新颖的方法,即通过高温方法将板与分层微通道结构熔合在一起,而不是使用粘合剂。这种设计使反应堆即使在高温下也能出色地管理热量。
使用KIMM研究团队创建的反应堆生成的电燃料的十六烷指数为55.7,满足国内对车用柴油的要求,该要求规定十六烷指数至少为52。该指数与韩国炼油厂销售的柴油十六烷值非常接近,通常在54至57之间。
以往,燃料合成过程中产生过多热量时,会使用浆料反应器或流化床反应器(FBR),但这些反应器在大规模生产中效果显著。由于分散式可再生能源发电厂利用剩余电力生产的氢气量相对较少,因此使用大型反应器存在抑制经济效率的缺点。
利用现有的微通道热交换器技术,KIMM研究团队设计出一种紧凑、高效的微通道反应器。测试证实,93%的合成气转化为燃料。电燃料生产工艺的开发足够紧凑,可以装入货柜,最终可以建立环保的电燃料加油站。
KIMM首席研究员YoungKim表示:“这项新技术卓越的热管理能力使其能够迅速适应间歇性储存的可再生能源供应的变化,例如太阳能或风能。”
金墉进一步表示:“为了应对未来可再生能源供应过剩的局面,我们的团队致力于通过应用先进的电力需求管理技术,提高可再生能源生产的经济可行性,并改善电网稳定性。”