Электронный дизель
E-дизель — синтетическое дизельное топливо, предназначенное для использования в автомобилях. В настоящее время электронный дизель создается на двух площадках: исследовательским центром Audi в Германии в партнерстве с компанией Sunfire и в Техасе. Топливо создается из углекислого газа , воды и электричества с помощью процесса, работающего на возобновляемых источниках энергии , для создания жидкого энергоносителя, называемого голубой нефтью (в отличие от обычной сырой нефти ), который затем перерабатывается для получения электронного дизельного топлива. Электронное дизельное топливо считается углеродно-нейтральным топливом , поскольку оно не извлекает новый углерод, а источники энергии для запуска процесса происходят из углеродно-нейтральных источников.
Каталитические преобразования
[ редактировать ]| Вода | СО 2 | ||||||||||||||||||||
| Электролиз воды | |||||||||||||||||||||
| Кислород | Водород | ||||||||||||||||||||
| Конверсионный реактор | |||||||||||||||||||||
| Вода | Водород | СО | |||||||||||||||||||
| Реактор ФТ | |||||||||||||||||||||
Sunfire, компания, занимающаяся экологически чистыми технологиями , управляет пилотным заводом в Дрездене, Германия . Текущий процесс включает в себя высокотемпературный электролиз, работающий на электричестве, вырабатываемом из возобновляемых источников энергии, для разделения воды на водород и кислород . Следующие два химических процесса по созданию жидкого энергоносителя, называемого голубой нефтью, проводятся при температуре 220 °C (428 °F) и давлении 25 бар (2500 кПа). На этапе конверсии водород и диоксид углерода используются для создания синтез-газа с водой в качестве побочного продукта. Сингаз, содержащий окись углерода и водород, вступает в реакцию с образованием голубой нефти.
- Система преобразования энергии в жидкость Sunfire: базовыми продуктами являются углекислый газ (CO 2 ) и вода (H 2 O). [1]
- 1-й этап: электролиз воды ( SOEC ) — вода расщепляется на водород и кислород.
- 2-й этап: Конверсионный реактор ( RWGSR ) — водород и диоксид углерода являются входными данными для Конверсионного реактора, который выводит водород, окись углерода и воду.
- 3-й этап: реактор FT – водород и окись углерода являются входными данными. [2] [3] в реактор ФТ, который производит парафиновые и олефиновые углеводороды, от метана до высокомолекулярных восков. [4]
Третий этап также известен как процесс Фишера-Тропша , который был впервые разработан в 1925 году немецкими химиками Францем Фишером и Гансом Тропшем. После того, как голубая нефть будет добыта, ее можно будет переработать для получения электронного дизельного топлива на месте, что позволит сэкономить на топливе и других затратах на инфраструктуру при транспортировке сырой нефти. [5] По состоянию на апрель 2015 года Sunfire имеет возможность производить ограниченное количество топлива - 160 литров (35 имп галлонов; 42 галлона США) в день. Планируется довести производство до промышленных масштабов. [6]
Audi также сотрудничает с компанией Climeworks , которая производит технологию Direct Air Capture . Технологии Climeworks позволяют поглощать атмосферный углекислый газ, который химически улавливается на поверхности сорбента до тех пор, пока он не станет насыщенным. В этот момент сорбент вводится с температурой 95 °C (203 °F) в цикл десорбции для удаления высокочистого диоксида углерода, который можно использовать на этапе конверсии в процессе получения голубой нефти. Процесс улавливания углекислого газа в атмосфере обеспечивает 90% потребности в энергии в виде низкотемпературного тепла, а остальную часть составляет электроэнергия для перекачки и управления. Объединенный завод Climeworks и Sunfire в Дрездене начал работу в ноябре 2014 года. [5] По состоянию на апрель 2015 года Audi A8, которым управляет федеральный министр образования и исследований Германии, использует электронное дизельное топливо. [7] [8]
строительства завода в Херойе Рассматривается возможность в Норвегии, производящего 10 миллионов литров в год, поскольку CO 2 от завода по производству удобрений легко доступен, а электроэнергия в Норвегии относительно дешева. [9]
Завод по производству электронного дизеля в Техасе был запущен в 2024 году. [10]
Характеристики
[ редактировать ]До восьмидесяти процентов голубой нефти можно переработать в электродизель. Топливо не содержит серы и ароматических веществ и имеет высокое цетановое число . Эти свойства позволяют смешивать его с типичным ископаемым дизельным топливом и использовать в качестве замены топлива в автомобилях с дизельными двигателями . [5]
Побочный продукт кислорода
[ редактировать ]В будущих конструкциях [11] [12] кислородный побочный продукт может быть объединен с возобновляемым природным газом при окислительной реакции метана с этиленом : [13] [14]
- 2 СН
4 + О
2 → С
22Ч
4 + 2Ч
22О
Реакция экзотермическая (∆H = -280 кДж/моль) и протекает при высоких температурах (750–950 ˚C). [15] Выход желаемого C
2 продуктов восстанавливается за счет неселективных реакций метильных радикалов с поверхностью реактора и кислородом, в результате чего образуются побочные продукты оксид углерода и диоксид углерода. Еще одной инициативой по производству этилена, разработанной Европейской комиссией в рамках Седьмой рамочной программы исследований и технологических разработок, является процесс OCMOL, который представляет собой окислительное сочетание метана (OCM) и одновременный риформинг метана (RM) в полностью интегрированном реакторе. [16]
Биокаталитические преобразования
[ редактировать ]
Audi также сотрудничала с ныне несуществующей американской компанией Joule для разработки Sunflow-D в качестве электронного дизельного топлива для Audi. Планируемый Джоулем завод в Нью-Мексико предусматривал использование генетически модифицированных микроорганизмов под ярким солнечным светом в качестве катализатора преобразования углекислого газа и соленой воды в углеводороды . [5] [17] Процесс может быть модифицирован для получения более длинных молекулярных цепей для производства алканов и создания синтетического дизельного топлива. [18] [19] [20] [21]
Джоуль была первой компанией, запатентовавшей модифицированный организм, который непрерывно выделяет углеводородное топливо. Организм представляет собой одноклеточную цианобактерию , также известную как сине-зеленые водоросли, хотя технически это не водоросли. Он производит топливо с помощью фотосинтеза — того же процесса, который используют многоклеточные зеленые растения , чтобы производить сахара и другие материалы из воды, углекислого газа и солнечного света. [22]
Подобные инициативы
[ редактировать ]Существуют и другие инициативы по созданию синтетического топлива из углекислого газа и воды, некоторые из них называются электронным дизелем. Методы разделения воды различаются.
- Концентрированная солнечная энергия
- 2004 Преобразование солнечного света в бензин – Национальные лаборатории Сандии . [23] [24] [25] [26] [27]
- 2013 NewCO2Fuels – New CO 2 Fuels Ltd ( IL ) и Научный институт Вейцмана . [28] [29] [30] [31]
- 2014 Solar-Jet Fuels – партнеры консорциума ETH Zurich , Royal Dutch Shell , DLR , Bauhaus Aviation, ARTTIC. [32] [33] [34] [35] [36] [37]
- Высокотемпературный электролиз
- 2004 г. Синтролизное топливо – Национальная лаборатория Айдахо и Ceramatec, Inc. (США). [38] [39] [40] [41] [42] [43]
- 2008 WindFuels – Doty Energy (США). [44] [45]
- 2012 Синтез воздушного топлива – Air Fuel Synthesis Ltd (Великобритания). [46] [47] [48] [49] [50]
- 2013 Green Feed – Университет Бен-Гуриона в Негеве и Израильский фонд стратегической альтернативной энергетики (I-SAEF). [51] [52] [53] [54]
- 2014 Ауди Е-дизель [55] [56] [57]
Исследовательская лаборатория ВМС США (NRL) разрабатывает систему преобразования энергии в жидкости с использованием процесса Фишера-Тропша для создания топлива на борту корабля в море. [58] при этом базовые продукты диоксид углерода (CO 2 ) и вода (H 2 O) получают из морской воды с помощью «конфигурации электрохимического модуля для непрерывного подкисления источников щелочной воды и восстановления CO 2 с непрерывным производством газообразного водорода». [59] [60]
См. также
[ редактировать ]
- Электронный бензин : еще один вид топлива, над которым работает Audi [61]
- Мощность на газ
- Газ в жидкости
- Хранение энергии
- Альтернативное топливо
- Возобновляемое топливо
- Альтернативная энергетика
- Возобновляемая энергия
- Энергетический бюджет Земли
- Дебаты о возобновляемых источниках энергии
- Коммерциализация синтетического топлива
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Топливо из солнечной энергии, CO 2 и вода» . sunfire.de . Санфайр ГмбХ. Архивировано из оригинала 6 мая 2015 года . Проверено 8 мая 2015 г.
- ^ Чиферно, Джаред; Марано, Джон (июнь 2002 г.). «Сравнительный анализ технологий газификации биомассы для производства топлива, химикатов и водорода» (PDF) . Национальная лаборатория энергетических технологий. Архивировано из оригинала (PDF) 19 мая 2015 года . Проверено 19 мая 2015 г.
- ^ «Синт-газ, оптимизированный для конкретных продуктов» . NETL – Введение в газификацию . ДЕПАРТАМЕНТ ЭНЕРГЕТИКИ США. Архивировано из оригинала 19 мая 2015 года . Проверено 19 мая 2015 г.
- ^ Парк Сан-Эон; Чон-Сан Чанг; Кю-Ван Ли (27 октября 2004 г.). Использование углекислого газа для глобальной устойчивости: материалы 7-й Международной конференции по использованию углекислого газа, Сеул, Корея, 12-16 октября 2003 г. Эльзевир. п. 18. ISBN 978-0-08-047217-1 .
Традиционный синтез Фишера-Тропша с использованием CO/ H
2. Исходный газ производит парафиновые и олефиновые углеводороды, от метана до высокомолекулярных восков. - ^ Перейти обратно: а б с д «Audi в новом проекте электронного топлива: синтетическое дизельное топливо из воды, CO2, улавливаемого воздухом , и экологически чистое электричество; «Blue Crude» » . Конгресс зеленых автомобилей . 14 ноября 2014 года . Проверено 29 апреля 2015 г.
- ^ Макдональд, Фиона (27 апреля 2015 г.). «Audi успешно произвела дизельное топливо из углекислого газа и воды» . Научное предупреждение . Проверено 29 апреля 2015 г.
- ^ Палмер, Юэн (27 апреля 2015 г.). «Audi создает экологически чистое «электронное дизельное топливо будущего», используя только углекислый газ и воду» . Интернэшнл Бизнес Таймс . Проверено 29 апреля 2015 г.
- ^ МакСпадден, Кевин (28 апреля 2005 г.). «Audi только что изобрела топливо, изготовленное из CO 2 и воды» . Время . Проверено 29 апреля 2015 г.
- ^ «Норвежская компания может стать первой в мире производителем «чудо-дизеля» Audi » . Технический еженедельник . 10.06.2016 . Проверено 11 июня 2016 г.
- ^ Коллинз, Ли (22 марта 2024 г.). «Открывается первый в мире коммерческий завод по производству электронного топлива, производящий дизельное топливо из зеленого водорода, при поддержке Билла Гейтса и Джеффа Безоса» . www.rechargenews.com .
- ^ «HELMETH EU: Проект на сумму 3,8 миллиона евро по более эффективному производству метана из регенеративной энергетики путем термической взаимосвязи химических процессов» . Технологический институт Карлсруэ . Технологический институт Карлсруэ. 10 апреля 2014 года . Проверено 21 мая 2015 г.
- ^ Кондратенко Евгений Владимирович; Родемерк, Уве (9 января 2013 г.). «Концепция двухреакторного преобразования метана в высшие углеводороды с высоким выходом». ChemCatChem . 5 (3): 697–700. дои : 10.1002/cctc.201200779 . S2CID 97578206 .
- ^ Чжан, К. (2003). «Последние достижения в области прямого частичного окисления метана в метанол». J. Химия природного газа . 12 : 81–89.
- ^ Ола, Г., Молнар, А. «Химия углеводородов», John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 2003. ISBN 978-0-471-41782-8 .
- ^ Лансфорд, Дж. Х. (1995). «Каталитическая реакция метана». Энджью. хим. Межд. Эд. англ . 34 (9): 970–980. дои : 10.1002/anie.199509701 .
- ^ «OCMOL: окислительное сочетание метана с последующей олигомеризацией в жидкости» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 21 мая 2015 г. Проверено 21 мая 2015 г.
- ^ «Преобразовательная платформа для производства жидкого топлива с Солнца» (PDF) . sae.org . Джоуль . Проверено 29 апреля 2015 г.
- ^ Качер, Георг (29 июля 2013 г.). «АВТОМОБИЛЬНЫЕ ТЕХНИКИ: Чудо-электронное топливо Audi (2013)» . Автомобильный журнал . Проверено 29 апреля 2015 г.
- ^ «Джоуль и Audi сотрудничают в области экологически чистого жидкого топлива для транспорта» . Конгресс зеленых автомобилей . 17 сентября 2012 года . Проверено 7 мая 2015 г.
- ^ «Ауди электронный дизель и электронный этанол» . Ауди . Проверено 7 мая 2015 г.
- ^ Кейси, Тина (12 мая 2015 г.). «Прощай, кукурузный этанол: Джоуль делает то же самое из переработанного CO 2 » . ЧистаяТехника . Устойчивые предприятия Media, Inc. Проверено 20 мая 2015 г.
- ^ ВАЛЬД, МЭТЬЮ Л. (13 сентября 2010 г.). «Биотехнологическая компания запатентовала топливосекретирующую бактерию» . № 14 сентября 2010 г., на странице B2 нью-йоркского издания. Компания Нью-Йорк Таймс. NYTimes.com . Проверено 6 мая 2015 г.
- ^ «Солнечный свет бензину» . Сандианские национальные лаборатории . Министерство энергетики США (DOE). Архивировано из оригинала 18 мая 2015 года . Проверено 15 мая 2015 г.
- ^ SNL: От солнечного света к бензину - солнечная переработка углекислого газа в углеводородное топливо
- ^ «Сандия и преобразование солнечного света в бензин: возобновляемые виды топлива для транспорта» . Федеральные возможности для бизнеса . Федеральное правительство США. 29 октября 2013 г. Проверено 15 мая 2015 г.
- ^ Бьелло, Дэвид (23 сентября 2010 г.). «Обратное сгорание: можно ли CO 2 превратить обратно в топливо?» . Scientific American – Энергетика и устойчивое развитие . Проверено 17 мая 2015 г.
- ^ Лавель, Марианна (11 августа 2011 г.). «Переработка углерода: добыча воздуха для топлива» . National Geographic — Новости . Национальное географическое общество. Архивировано из оригинала 24 сентября 2011 года . Проверено 19 мая 2015 г.
- ^ «Яркий способ преобразования парниковых газов в биотопливо» . Вейцман Великобритания . Вейцман Великобритания. Зарегистрирована Благотворительная организация № 232666. 18 декабря 2012 г. Проверено 19 мая 2015 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ « CO 2 и H 2 Процесс диссоциации O» . НКФ – технологический процесс . New CO 2 Fuels Ltd. Архивировано из оригинала 20 мая 2015 года . Проверено 19 мая 2015 г.
- ^ Информационный бюллетень NewCO2Fuels, выпуск 1, сентябрь 2012 г.
- ^ От вызова к возможности Новый CO
2 вида топлива: введение... - ^ «Проект СОЛАР-ДЖЕТ» . СОЛНЕЧНАЯ ДЖЕТ . Проектный офис SOLAR-JET: ARTTIC . Проверено 15 мая 2015 г.
- ^ «Солнечный свет для реактивного топлива» . ETH Цюрих . Швейцарский федеральный технологический институт в Цюрихе . Проверено 15 мая 2015 г.
- ^ Александр, Мэг (1 мая 2014 г.). « Солнечное» реактивное топливо, созданное из воды и углекислого газа» . Гизмаг . Гизмаг . Проверено 15 мая 2015 г.
- ^ «SOLARJET демонстрирует полный процесс термохимического производства возобновляемого реактивного топлива из H 2 O и CO 2 » . Конгресс зеленых автомобилей . БиоЭйдж Групп, ООО. 28 апреля 2015 года . Проверено 15 мая 2015 г.
- ^ «Альдо Штайнфельд — Солнечный синтез-газ» . Решите для <X> . Гугл Инк. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Пивоварение топлива в солнечной печи» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 19 мая 2015 г. Проверено 19 мая 2015 г.
- ^ «Синтролиз, синтетическое топливо из углекислого газа, электричества и пара» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 21 мая 2015 г. Проверено 19 мая 2015 г.
- ^ «Синтетическое топливо (синтролиз)» . Мысль.ТВ . Мысль.ТВ. 17 июня 2008 года . Проверено 20 мая 2015 г.
- ^ Стутс CM; О'Брайен Дж. Э.; Хартвигсен Дж. (1 января 2007 г.). Углеродно-нейтральное производство синтез-газа путем высокотемпературного электролитического восстановления пара и CO.
2 . Международный конгресс и выставка машиностроения ASME 2007. Том. 15: Устойчивые продукты и процессы. АСМЭ. стр. 185–194. дои : 10.1115/IMECE2007-43667 . ISBN 978-0-7918-4309-3 . - ^ Обзор инициативы по ядерному водороду
- ^ Технология производства ядерного водорода
- ^ «Электролиз для производства синтетического топлива» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 мая 2015 г. Проверено 23 мая 2015 г.
- ^ «Букварь по WindFuels - базовое объяснение для неученого» . Доти Энерджи . Доти Энерджи . Проверено 16 мая 2015 г.
- ^ Обеспечение нашего энергетического будущего за счет эффективной переработки CO 2 в транспортное топливо.
- ^ «Процесс AFS – превращение воздуха в экологически чистое топливо» . Синтез воздушного топлива – технический обзор . Компания Air Fuel Synthesis Limited. Архивировано из оригинала 3 апреля 2015 года . Проверено 19 мая 2015 г.
- ^ Практический пример: демонстрационный блок AFS [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Автомобили, питаемые воздухом?» . PlanetForward.org . Планета вперед . Проверено 20 мая 2015 г.
- ^ Рапира, Роберт (31 октября 2012 г.). «Инвесторы остерегаются топлива из воздуха» . Инвестирование ежедневно . Investing Daily, подразделение Capitol Information Group, Inc. Проверено 17 мая 2015 г.
- ^ КР УИЛЬЯМС И Н. ВАН ЛУКЕРЕН КАМПАНЬ, СИНТЕТИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО ИЗ АТМОСФЕРНОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА. Архивировано 4 марта 2013 г. на Wayback Machine.
- ^ «Исследователи БГУ изобретают зеленую альтернативу сырой нефти» . Университет Бен-Гуриона в Негеве . Университет Бен-Гуриона в Негеве. 13 ноября 2013 года . Проверено 17 мая 2015 г.
- ^ «Недавняя история успеха: преобразование углекислого газа, вредного парникового газа, в топливо, которое можно использовать для транспорта» . Я-САЭФ . Израильский фонд стратегической альтернативной энергетики . Проверено 15 мая 2015 г.
- ^ «Исследователи БГУ разрабатывают новый тип сырой нефти с использованием углекислого газа и водорода» . American Associates (Университет Бен-Гуриона в Негеве) . Американские партнеры (ААБГУ). Архивировано из оригинала 18 мая 2015 года . Проверено 15 мая 2015 г.
- ^ «Исследователи БГУ разрабатывают более эффективный процесс гидрирования CO 2 в синтетическую нефть» . Конгресс зеленых автомобилей . БиоЭйдж Групп, ООО. 21 ноября 2013 года . Проверено 15 мая 2015 г.
- ^ «Топливо будущего: Научно-исследовательский центр в Дрездене производит первую партию Audi e-diesel» . Audi MediaServices — Пресс-релиз . Ингольштадт/Берлин: AUDI AG. 21 апреля 2015 г. Проверено 23 мая 2015 г.
- ^ Рапира, Роберт. «Является ли углеродно-нейтральный дизельный двигатель Audi революционным фактором?» . Инсайдер энергетических тенденций . Инсайдер энергетических тенденций. Архивировано из оригинала 18 мая 2015 года . Проверено 15 мая 2015 г.
- ^ Новелла, Стивен (28 апреля 2015 г.). «28 апреля 2015 г. Audi E-Diesel» . Блог NeuroLogica — Технология . Стивен Новелла, доктор медицины . Проверено 24 мая 2015 г.
- ^ «Как ВМС США планируют превращать морскую воду в топливо для реактивных двигателей» . Альтернативная энергетика . altenergy.org . Проверено 8 мая 2015 г.
- ^ «Патент: США 20140238869 А1» . Гугл Патенты . Гугл Инк . Проверено 8 мая 2015 г.
- ^ Общее содержание углерода в мировом океане составляет примерно 38 000 ГтУ. Более 95% этого углерода находится в форме растворенного иона бикарбоната (HCO 3 − ). (Клайн, 1992, Экономика глобального потепления; Институт международной экономики: Вашингтон, округ Колумбия). Растворенный бикарбонат и карбонат океана по существу представляют собой связанный CO 2 , и сумма этих видов вместе с газообразным CO 2 , показанная в следующем уравнении, представляет собой общую концентрацию углекислого газа [CO 2 ] T в мировом океане. Σ[CO 2 ] T =[CO 2 (г)] l +[HCO 3 − ]+[СО 3 2− ]
- ^ Электронный бензин
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Экологичное транспортное топливо из внепиковой ветровой энергии, Колорадо
2 и Вода - Варианты диссоциации CO
2 для экологически чистых путей преобразования солнечного света в топливо - Перспективы электролиза и CO
2 переработка. Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine. - Химические процессы для устойчивого будущего - глава 8. Возобновляемая энергия, CO
2 и антропогенный углеродный цикл