Elektrická nafta - E-diesel - Wikipedia

Elektrická nafta je syntetická nafta vytvořil Audi pro použití v automobilech. V současné době vyrábí elektronickou naftu výzkumné pracoviště Audi ve spolupráci se společností Sunfire. Palivo se vyrábí z oxid uhličitý, voda a elektřina s procesem poháněným obnovitelná energie zdroje k vytvoření kapaliny nosič energie volala modrá surovina (na rozdíl od běžných ropa ), který je poté rafinován pro generování e-nafty. Elektrická nafta je považována za uhlíkově neutrální palivo protože neextrahuje nový uhlík a zdroje energie pro řízení procesu jsou z uhlíkově neutrálních zdrojů. Jak dubna 2015, an Audi A8 řizen Spolkový ministr školství a výzkumu v Německu používá e-naftu.[1][2]

Katalytické konverze

Sunfire, a čistá technologie společnost provozuje pilotní závod v Drážďany, Německo. Současný proces zahrnuje vysokoteplotní elektrolýza poháněn elektřinou vyrobenou z obnovitelná energie zdroje k rozdělení vody na vodík a kyslík. Další dva chemické procesy k vytvoření kapaliny nosič energie nazývané modrá ropa, se provádějí při teplotě 220 ° C (428 ° F) a tlaku 25 barů (2 500 kPa). V kroku přeměny se k výrobě používá vodík a oxid uhličitý Syngas s vodou jako vedlejším produktem. Syngas, který obsahuje kysličník uhelnatý a vodík, reaguje za vzniku modré ropy.

  • Systém Sunfire power-to-liquid: Základními produkty jsou oxid uhličitý (CO2) a voda (H2Ó)[3]
1. krok: Elektrolýza vody (SOEC ) - voda se rozdělí na vodík a kyslík.
2. krok: Konverzní reaktor (RWGSR ) −vodík a oxid uhličitý jsou vstupy do konverzního reaktoru, z nichž vystupuje vodík, oxid uhelnatý a voda.
3. krok: Vstupem je F-T reaktor - vodík a oxid uhelnatý[4][5] do reaktoru F-T, který produkuje parafinické a olefinické uhlovodíky, od methanu po vysokomolekulární vosky.[6]

Poslední krok je také známý jako Fischer – Tropschův proces který byl poprvé vyvinut v roce 1925 německými chemiky Franzem Fischerem a Hansem Tropschem. Poté, co se modrá ropa vyrobí, lze ji rafinovat, aby na místě vyráběla elektronickou naftu, což šetří náklady na palivo a další infrastrukturu při přepravě ropy.[7][8] Jak dubna 2015, Sunfire je schopen produkovat omezené množství paliva na 160 litrů (35 imp gal; 42 US gal) denně. Existuje plán na zvýšení výroby v průmyslovém měřítku.[9]

Audi také spolupracuje se společností s názvem Climeworks který vyrábí Přímé zachycení vzduchu technologie. Technologie Climeworks mohou absorbovat atmosférický oxid uhličitý, který je chemicky zachycen na povrchu a sorbent dokud se nenasytí. V tomto bodě je sorbent zaveden s 95 ° C (203 ° F) teplem v a desorpce cyklu k vytlačování vysoce čistého oxidu uhličitého, který lze použít během kroku přeměny v procesu výroby modré ropy. Proces zachycování atmosférického oxidu uhličitého má 90% energetické potřeby ve formě nízkoteplotního tepla a zbytek z elektrické energie pro čerpání a regulaci. Kombinovaný závod Climeworks a Sunfire v Drážďanech začal fungovat v listopadu 2014.[7] Rostlina na Herøya v Norsku se vyrábí 10 milionů litrů ročně, což se považuje za CO
2 z továrny na hnojiva je snadno dostupná a elektřina je v Norsku relativně levná.[10]

Vlastnosti

Až osmdesát procent modré ropy lze převést na e-naftu. Palivo obsahuje č síra nebo aromatické látky, a má vysokou cetanové číslo. Tyto vlastnosti umožňují, aby byl smíchán s typickou fosilní naftou a použit jako náhradní palivo v automobilech s dieselové motory.[7]

Vedlejší produkt kyslíku

V budoucích designech[11][12] kyslík vedlejší produkt lze kombinovat s obnovitelný zemní plyn[13] v oxidační vazba methanu na ethylen:[14][15]

2CH
4 + Ó
2 → C
2H
4 + 2H
2Ó

Reakce je exotermické (∆H = -280 kJ / mol) a vyskytuje se při vysokých teplotách (750–950 ˚C).[16] Výtěžek požadovaného C
2 produktů je redukován neselektivními reakcemi methylové radikály s povrchem reaktoru a kyslíkem, který produkuje oxid uhelnatý a vedlejší produkty oxidu uhličitého. Další iniciativou na výrobu ethylenu, kterou Evropská komise vyvinula prostřednictvím sedmého rámcového programu pro výzkum a technologický rozvoj, je proces OCMOL, kterým je oxidační vazba metanu (OCM) a simultánní reforma metanu (RM) v plně integrovaném reaktoru.[17]

Biokatalytické přeměny

Heliokultura kombinuje brakická voda (nebo šedá voda ), živiny, fotosyntetické organismy, oxid uhličitý a sluneční světlo k výrobě paliva.

Audi také uzavřelo partnerství s dnes již zaniklou americkou společností, Joule, Vyvinout Sunflow-D jako e-nafta pro Audi. Jouleův plánovaný závod v Nové Mexiko zahrnovalo použití geneticky modifikovaný mikroorganismy za jasného slunečního světla působí jako a katalyzátor pro přeměnu oxidu uhličitého a slané vody na uhlovodíky.[7][18] Proces by mohl být modifikován tak, aby vznikly delší molekulární řetězce alkany za účelem výroby syntetické nafty.[19][20][21][22]

Joule byla první společností, která patentovala modifikovaný organismus, který nepřetržitě vylučuje uhlovodíkové palivo. Organismus je a jednobuněčné sinice, také známý jako modrozelené řasy, ačkoli to technicky není řasa. Vyrábí palivo pomocí fotosyntézy, stejným způsobem mnohobuněčné zelené rostliny k výrobě cukrů a jiných materiálů z vody, oxidu uhličitého a slunečního záření.[23]

Podobné iniciativy

Existují i ​​další iniciativy na výrobu syntetického paliva z oxidu uhličitého a vody, které však nejsou součástí iniciativ Audi a palivům se neříká e-nafta. The štěpení vody metody se liší.

Americká námořní výzkumná laboratoř (NRL) navrhuje systém energie na kapaliny využívající Fischer-Tropschův proces k výrobě paliva na palubě lodi na moři,[59] se základními produkty oxid uhličitý (CO2) a voda (H2O) získává se z mořské vody prostřednictvím „Konfigurace elektrochemického modulu pro kontinuální acidifikaci zdrojů alkalické vody a regeneraci CO2 S kontinuální výrobou plynného vodíku “.[60][61]

Viz také

Reference

  1. ^ Palmer, Ewan (27. dubna 2015). „Audi vytváří ekologické„ e-nafty budoucnosti “využívající pouze oxid uhličitý a vodu.“. International Business Times. Citováno 29. dubna 2015.
  2. ^ McSpadden, Kevine. „Audi právě vynalezlo palivo vyrobené z CO₂ a vody“. Citováno 29. dubna 2015.
  3. ^ „Paliva ze sluneční energie, CO2 a vody“. sunfire.de. Sunfire GmbH. Citováno 8. května 2015.
  4. ^ Ciferno, Jared; Marano, John (červen 2002). „Benchmarking technologie zplyňování biomasy pro výrobu paliv, chemikálií a vodíku“ (PDF). Národní laboratoř energetických technologií. Citováno 19. května 2015.
  5. ^ „Syngas optimalizovaný pro zamýšlené produkty“. NETL - Úvod do zplyňování. ODDĚLENÍ ENERGIE USA. Citováno 19. května 2015.
  6. ^ Park Sang-Eon; Jong-San Chang; Kyu-Wan Lee (27. října 2004). Využití oxidu uhličitého pro globální udržitelnost: sborník ze 7. mezinárodní konference o využití oxidu uhličitého, Soul, Korea, 12. – 16. Října 2003. Elsevier. str. 18. ISBN  978-0-08-047217-1. Tradiční Fischer-Tropschova syntéza s použitím CO / H2 napájecího plynu produkuje parafinické a olefinické uhlovodíky, od metanu po vysokomolekulární vosky.
  7. ^ A b C d „Audi v novém projektu e-paliv: syntetická nafta z vody, zachycena vzduchem CO
    2     a zelená elektřina; „Modrá surovina""    . Kongres zelených automobilů. 14. listopadu 2014. Citováno 29. dubna 2015.
  8. ^ „Německý„ zázračný “stroj mění vodu na benzín“. Zprávy RT. TV-Novosti. Citováno 6. května 2015.
  9. ^ MacDonald, Fiona (27. dubna 2015). „Audi úspěšně vyrobilo motorovou naftu z oxidu uhličitého a vody“. Vědecké varování. Citováno 29. dubna 2015.
  10. ^ „Norsk selskap kan bli først i green til å produsere Audis“ vidunderdiesel"". Teknisk Ukeblad. 2016-06-10. Citováno 11. června 2016.
  11. ^ „HELMETH EU: Projekt ve výši 3,8 milionu EUR na účinnější výrobu metanového plynu z regenerativní energie tepelným propojením chemických procesů“. Technologický institut v Karlsruhe. Technologický institut v Karlsruhe. 10. dubna 2014. Citováno 21. května 2015.
  12. ^ Kondratenko, Evgenii V .; Rodemerck, Uwe (9. ledna 2013). „Koncept duálního reaktoru pro vysoce výnosnou přeměnu metanu na vyšší uhlovodíky“. ChemCatChem. 5 (3): 697–700. doi:10.1002 / cctc.201200779.
  13. ^ První průmyslový závod na výrobu PtG - Audi e-gas jako hnací síla energetického obratu
  14. ^ Zhang, Q. (2003). "Nedávný pokrok v přímé částečné oxidaci metanu na methanol". J. Natural Gas Chem. 12: 81–89.
  15. ^ Olah, G., Molnár, A. „Uhlovodíková chemie“ John Wiley & Sons, New York, 2003. ISBN  978-0-471-41782-8.
  16. ^ Lunsford, J.H. (1995). "Katalytická vazba methanu". Angew. Chem. Int. Vyd. Engl. 34 (9): 970–980. doi:10.1002 / anie.199509701.
  17. ^ „OCMOL: Oxidační vazba methanu s následnou oligomerací na kapaliny“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 2015-05-21. Citováno 2015-05-21.
  18. ^ „Transformační výrobní platforma pro kapalné palivo ze Slunce“ (PDF). sae.org. Joule. Citováno 29. dubna 2015.
  19. ^ Kacher, Georg (29. července 2013). „Automobilová technologie: zázračné e-palivo Audi (2013)“. Časopis o autech. Citováno 29. dubna 2015.
  20. ^ „Joule a Audi jsou partnery v oblasti udržitelných kapalných paliv pro přepravu“. Kongres zelených automobilů. 17. září 2012. Citováno 7. května 2015.
  21. ^ „Audi e-diesel a e-ethanol“. Audi. Citováno 7. května 2015.
  22. ^ Casey, Tina (12. května 2015). „Buh-Bye, Ethanol z kukuřice: Joule dělá to samé díky recyklovanému CO2“. CleanTechnica. Udržitelné podniky Media, Inc.. Citováno 20. května 2015.
  23. ^ WALD, MATTHEW L. (13. září 2010). „Biotechnologická společnost k patentování bakterií vylučujících palivo“ (14. září 2010, na straně B2 newyorského vydání). Společnost New York Times. NYTimes.com. Citováno 6. května 2015.
  24. ^ „Sunshine to Petrol“. Sandia National Laboratories. Ministerstvo energetiky USA (DOE). Citováno 15. května 2015.
  25. ^ SNL: Sunshine to Petrol - sluneční recyklace oxidu uhličitého na uhlovodíková paliva
  26. ^ „Sandia and Sunshine-to-Petrol ™: Obnovitelné palivo pro přepravu v rámci přepravy“. Federální obchodní příležitosti. Federální vláda USA. 29. října 2013. Citováno 15. května 2015.
  27. ^ Biello, David (23. září 2010). „Reverzní spalování: Lze CO2 přeměnit zpět na palivo?“. Scientific American - Energie a udržitelnost. Scientific American, divize Nature America, Inc.. Citováno 17. května 2015.
  28. ^ Lavelle, Marianne (11. srpna 2011). „Recyklace uhlíku: těžba vzduchu na palivo“. National Geographic - novinky. National Geographic Society. Citováno 19. května 2015.
  29. ^ „Jasný způsob převodu skleníkových plynů na biopaliva“. Weizmann UK. Weizmann UK. Registrovaná charita č. 232666. 18. prosince 2012. Citováno 19. května 2015.[trvalý mrtvý odkaz ]
  30. ^ „Proces disociace CO2 a H2O“. NCF - technologický proces. New CO2 Fuels Ltd.. Citováno 19. května 2015.
  31. ^ Zpravodaj NewCO2Fuels, 1. vydání, září 2012
  32. ^ Od výzvy k příležitosti Nové CO
    2     Paliva: Úvod ...
  33. ^ „Projekt SOLAR-JET“. SOLÁRNÍ JET. Kancelář projektu SOLAR-JET: ARTTIC. Citováno 15. května 2015.
  34. ^ "Sluneční světlo na tryskové palivo". ETH Curych. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich. Citováno 15. května 2015.
  35. ^ Alexander, Meg (1. května 2014). ""Solární „tryskové palivo vytvořené z vody a oxidu uhličitého“. Gizmag. Gizmag. Citováno 15. května 2015.
  36. ^ „SOLARJET demonstruje celý proces termochemické výroby obnovitelného tryskového paliva z H2O a CO2“. Kongres zelených automobilů. BioAge Group, LLC. 28.dubna 2015. Citováno 15. května 2015.
  37. ^ „Aldo Steinfeld - solární plyn“. Vyřešit pro . Google Inc.[trvalý mrtvý odkaz ]
  38. ^ Vaření paliv ve solární peci
  39. ^ „Syntrolýza, syntetická paliva z oxidu uhličitého, elektřiny a páry“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 2015-05-21. Citováno 2015-05-19.
  40. ^ „Syntetické palivo (syntrolýza)“. Thoughtware.TV. Thoughtware.TV. 17. června 2008. Citováno 20. května 2015.
  41. ^ Stoots C M; O’Brien J E; Hartvigsen J (1. ledna 2007). Uhlíkově neutrální výroba syntézního plynu prostřednictvím vysokoteplotní elektrolytické redukce páry a CO
    2    . ASME 2007 Mezinárodní strojírenský kongres a výstava. 15: Udržitelné produkty a procesy. JAKO JÁ. 185–194. doi:10.1115 / IMECE2007-43667. ISBN  978-0-7918-4309-3.
  42. ^ Přehled iniciativy jaderného vodíku
  43. ^ Technologie výroby jaderného vodíku
  44. ^ „Elektrolýza pro výrobu syntetického paliva“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 2015-05-30. Citováno 2015-05-23.
  45. ^ „Základní nátěr WindFuels ™ - základní vysvětlení pro nevědecké pracovníky“. Doty Energy. Doty Energy. Citováno 16. května 2015.
  46. ^ Zabezpečení naší energetické budoucnosti efektivní recyklací CO2 do dopravních paliv
  47. ^ „Proces AFS - přeměna vzduchu na udržitelné palivo“. Syntéza vzduchového paliva - technický přehled. Syntéza vzduchového paliva omezená. Archivovány od originál dne 3. dubna 2015. Citováno 19. května 2015.
  48. ^ Případová studie: Demonstrační jednotka AFS
  49. ^ „Auta poháněná vzduchem?“. PlanetForward.org. Planet Forward. Citováno 20. května 2015.
  50. ^ Rapier, Robert (31. října 2012). „Investoři si dávejte pozor na palivo ze vzduchu“. Investování denně. Investing Daily, divize společnosti Capitol Information Group, Inc.. Citováno 17. května 2015.
  51. ^ K.R. WILLIAMS A N. VAN LOOKEREN CAMPAGNE, SYNTETICKÁ PALIVA Z ATMOSFÉRICKÉHO OXIDU UHLIČITÉHO
  52. ^ „Výzkumníci BGU vymýšlejí zelenou alternativu k ropě“. Ben-Gurionova univerzita v Negevu. Ben-Gurionova univerzita v Negevu. 13. listopadu 2013. Citováno 17. května 2015.
  53. ^ „Nedávný příběh úspěchu: Přeměna oxidu uhličitého, škodlivého skleníkového plynu, na palivo, které lze použít k přepravě“. I-SAEF. Izraelská strategická nadace pro alternativní energii. Citováno 15. května 2015.
  54. ^ „Výzkumníci společnosti BGU vyvíjejí nový typ ropy s využitím oxidu uhličitého a vodíku“. American Associates (Ben-Gurion University of the Negev). American Associates (AABGU). Archivovány od originál dne 18. května 2015. Citováno 15. května 2015.
  55. ^ „Výzkumníci BGU vyvíjejí účinnější proces hydrogenace CO2 na syntetickou ropu“. Kongres zelených automobilů. BioAge Group, LLC. 21. listopadu 2013. Citováno 15. května 2015.
  56. ^ „Palivo budoucnosti: Výzkumné pracoviště v Drážďanech vyrábí první várku Audi e-diesel“. Audi MediaServices - Tisková zpráva. Ingolstadt / Berlín: AUDI AG. 21. 04. 2015. Citováno 23. května 2015.
  57. ^ Rapír, Robert. „Je Audi s neutrálním uhlím Audi měničem her?“. Insider pro energetické trendy. Insider pro energetické trendy. Citováno 15. května 2015.
  58. ^ Novella, Steven (28. dubna 2015). „28. dubna 2015 Audi E-Diesel“. NeuroLogicaBlog - technologie. Steven Novella, MD. Citováno 24. května 2015.
  59. ^ „Jak námořnictvo Spojených států plánuje přeměnit mořskou vodu na tryskové palivo“. Alternativní energie. altenergy.org. Citováno 8. května 2015.
  60. ^ „Patent: US 20140238869 A1“. Patenty Google. Google Inc.. Citováno 8. května 2015.
  61. ^ Celkový obsah uhlíku ve světových oceánech je zhruba 38 000 GtC. Více než 95% tohoto uhlíku je ve formě rozpuštěného hydrogenuhličitanového iontu (HCO3 −). (Cline 1992, The Economics of Global Warming; Institute for International Economics: Washington D.C.). Rozpuštěný hydrogenuhličitan a uhličitan oceánu jsou v podstatě vázány na CO2 a součet těchto druhů spolu s plynným CO2, znázorněný v následující rovnici, představuje celkovou koncentraci oxidu uhličitého [CO2]T, světových oceánů. Σ [CO2]T= [CO2(G)]l+ [HCO3 −] + [CO3 2−]
  62. ^ E-benzin

externí odkazy