Credit:西北大学当人们谈论如何消除车辆的二氧化碳(C O2)排放时，话题往往集中在给汽车、卡车和公共汽车通电上。然而，占所有二氧化碳排放量3%的货船和油轮却很少参与讨论。现在，西北大学的一个研究小组提供了一种实用的方法，通过捕获二氧化碳的固体氧化物燃料电池使船只达到二氧化碳中性，甚至是二氧化碳阴性。在“燃烧”传统碳基燃料后，燃料电池产生浓缩的二氧化碳，可以储存在船上。从那里，二氧化碳可以被封存或回收成可再生的碳氢燃料。
该团队在今天(8月18日)发表在《美国化学学会能源快报》杂志上的“利用车载二氧化碳捕获的车辆可行性”中提出了他们的分析。在这篇论文中，该团队研究了各种因素，包括各种车辆类别的燃料存储量和质量要求——从轻型乘用车到油轮——并比较了船上二氧化碳捕获和电池电动和氢燃料电池选项。
该研究的资深作者、西北大学的斯科特·巴尼特说:“人们可能更难认为船上二氧化碳捕获对气候友好，因为它使用传统的碳基燃料。“人们倾向于认为氢燃料电池和电动汽车对气候更友好。实际上，它们往往不是。电力可能来自燃煤，氢气通常由天然气产生，天然气在燃烧过程中会产生大量二氧化碳。”
巴尼特是固体氧化物燃料电池的专家，也是西北大学麦考密克工程学院的材料科学和工程教授。他和他的研究小组的博士候选人特拉维斯·施莫斯共同撰写了这篇论文。
为什么电池不是可行的解决方案
船舶每年产生约10亿吨二氧化碳，每天可消耗多达250吨燃料。虽然用电池代替如此大量的燃料看起来很诱人，但这根本不是一个选择。
巴尼特说:“一些油轮需要足够的燃料来环球航行，这是它们常规多元航行的一部分。“我们计算出，远程油轮的电池组所占空间将超过船只的存储容量。氢燃料箱也太大了。说到远程车辆，碳基燃料与车载二氧化碳捕获相结合可以说是使这些车辆实现二氧化碳中和的最佳方法。”
所提出的方法对于短程车辆也具有潜在的优势。然而，电池电动和氢燃料电池已经在这些车型上得到应用，因此研究人员建议采用二氧化碳中性增程剂。
存储解决方案
为了在船上储存二氧化碳，巴尼特的团队提出了一种正在申请专利的双腔储存罐。一个腔室储存碳基燃料。在燃料循环通过燃料电池以产生能量之后，CO2副产物被加压并被引入第二室。腔室之间的隔板可以移动——随着燃料的使用，燃料腔室会缩小，为另一个腔室中的二氧化碳腾出空间。
“固体氧化物燃料电池至关重要，因为它用纯氧燃烧燃料，产生可储存的浓缩二氧化碳产品，”施马斯说。“如果我们只是用空气燃烧燃料，它会被氮气严重稀释，产生太多的气体来储存。当浓缩的CO2被压缩时，它可以以不大于燃料所需的体积储存，这节省了空间。”
“这项技术真的没有任何重大障碍来使其发挥作用，”巴尼特补充说。“你只需要把油箱换成双腔油箱，加上CO2压缩机。当然，基础设施最终必须得到发展，以减轻二氧化碳的负荷，或者封存或者使用它。”
走向净零
在这种情况下，研究人员表示，有可能使远程车辆的二氧化碳排放为负。这对于生物燃料来说是可能的，例如乙醇，因为生产燃料的工厂消耗了大气中的二氧化碳。然后，在车辆使用完燃料后，捕获的二氧化碳被从船上移走，封存在地下或用于生产可再生燃料。如果一辆汽车使用化石燃料而不是生物燃料，那么由此产生的整个循环就更接近于净零。
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