联盟利用光子学产生清洁能源

欧洲 SPOTLIGHT 集团正在开发一种利用阳光和 LEDs 制造甲烷和甲醇的新工艺

一个欧洲联盟正在开发一种新工艺，该工艺利用阳光和 LEDs 将二氧化碳和绿色氢气转化为清洁能源产品，如甲烷气体和甲醇液体燃料。

该联盟名为“SPOTLIGHT”，正在开发一种化学工艺和一种光电器件，将二氧化碳和绿色氢气转化为化学燃料甲烷和一氧化碳，作为制造甲醇液体燃料的起始材料。

SPOTLIGHT 希望通过他们的新器件，每年处理多达一百万吨的二氧化碳，使它能够补充现有的大规模碳捕获和利用过程。

虽然液态甲醇用于为汽车、风力涡轮机和储能应用制造安全、清洁的能源，但它通常是通过用蒸汽重整天然气，然后将产生的气体混合物转化和蒸馏成纯甲醇来制造的。将二氧化碳转化为有用的产品（如甲醇）通常是在“碱金属氢氧化物系统”中使用许多化学品完成的。

SPOTLIGHT 的项目协调员 Nicole Meulendijks 说：“气候变化是当今最大的社会挑战之一，可以通过光技术来解决，方法是吸收靠近地球的温室气体并将其转化为有用的东西。

“我们的目标是开发和验证一种光子器件和化学工艺概念，利用阳光将 CO₂ 和绿色 H₂ 转化为化学燃料甲烷，和作为生产化学燃料甲醇 (CH₃OH) 起始原料的一氧化碳。 CH₄ 和 CH₃OH 都与我们当前的基础设施兼容，适用于多种应用，例如汽车燃料、能源储存和生产贵重化学品的起始原料。

“SPOTLIGHT 的光子器件将包括一个透明流动反应器，该反应器对催化剂床中的光耦合进行了优化。此外，它将包括二次太阳能光学系统，将自然阳光集中并投射到反应器上，以及一个节能 LED 光源，以确保 24/7 连续运行。 SPOTLIGHT 的催化剂将是等离子体催化剂，能够吸收整个太阳光谱。”

抵消全球 16% 的二氧化碳排放量

SPOTLIGHT提出的化学过程可以扩大规模，以抵消中小型“点源”或每年排放量低于一百万吨的CO₂ 排放地所排放的CO₂ 。

Meulendijks 说：“在全球大约有 11,000 个二氧化碳 ‘点源’的排放量低于 100 万吨/年。综合起来，所有这些点源每年累计排放约 27 亿吨二氧化碳，约占全球点源二氧化碳总量的 16%。因此，我们在 SPOTLIGHT 所设想的化学过程，有可能每年可以将 27 亿吨的CO₂转化为有用的化学燃料。

“SPOTLIGHT 将要开发的光子器件和太阳能转化过程是模块化的，并且可以根据最高达100万吨/年的二氧化碳源的大小进行定制，有可以覆盖约五个足球场的足够土地。通过SPOTLIGHT 的 Sabatier工艺处理所有现有的二氧化碳点源，每年总共 2,700 百万吨二氧化碳（点源二氧化碳总量的 16%）可以转化为 982 百万吨化学燃料甲烷，或 982 x 10⁹ kg x 50 MJ·kg^-1 = 49.1 EJ p.a.

该联盟由荷兰应用科学研究组织 TNO （Voor Toegepasst Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO）在荷兰协调，由以下合作伙伴组成：Netherlands - Chemtrix Bv, Signify Bv; Belgium - Universiteit Hasselt, Interuniversitair Micro-Electronica Centrum; Switzerland - Eidgenoessische Technische Hochschule Zuerich, Ecole Polytechnique Federale De Lausanne; Germany - Fraunhofer Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V., Deutsches Zentrum Fur Luft - Und Raumfahrt Ev; Italy - Rina Consulting Spa, Acea Pinerolese Industriale Spa; Spain - Fundacion Para El Desarrollo De Las Nuevas Tecnologias Del Hidrogeno En Aragon.