Hiilidioksidia polttoaineeksi tehokkaasti

Maailmanlaajuisesti etsitään tapoja poistaa hiilidioksidia ilmasta tai voimalaitosten pakokaasuista ja tehdä siitä jotain hyödyllistä. Yksi lupaavimmista ideoista on tehdä siitä vakaa polttoaine, joka voi korvata fossiilisia polttoaineita joissakin sovelluksissa.

Mutta useimmissa näissä ideoissa on ollut ongelmia alhaisen hiilitehokkuuden kanssa tai ne tuottavat polttoaineita, jotka voivat olla vaikeasti käsiteltäviä, myrkyllisiä tai syttyviä.

Nyt MIT:n ja Harvardin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet tehokkaan prosessin, joka voi muuntaa hiilidioksidin formiaatiksi, nestemäiseksi tai kiinteäksi materiaaliksi, jota voidaan käyttää, kuten vetyä tai metanolia, polttokennon tehonlähteenä sähkön tuottamiseksi.

Kalium- tai natriumformiaatti, jota valmistetaan jo teollisessa mittakaavassa ja jota käytetään yleisesti teiden ja jalkakäytävien jäänpoistoaineena, on myrkytön, syttymätön, helppo varastoida ja kuljettaa, ja se voi pysyä vakaana tavallisissa terässäiliöissä jopa kuukausia tai vuosia.

Koko prosessi – mukaan lukien kaasun talteenotto ja sähkökemiallinen muuntaminen kiinteäksi formiaattijauheeksi, jota sitten käytetään polttokennossa sähkön tuottamiseen – demonstroitiin pienessä laboratoriomittakaavassa.

Tutkijat kuitenkin odottavat menetelmän olevan skaalautuva, jotta se voisi tuottaa päästötöntä lämpöä ja sähköä yksittäisiin koteihin ja jopa käytettäväksi teollisissa tai verkkomittakaavassa.

Li selittää, että muut lähestymistavat hiilidioksidin muuttamiseksi polttoaineeksi sisältävät yleensä kaksivaiheisen prosessin, jossa varsinkin jälkimmäisen vaiheen hyötysuhde on tyypillisesti alle 20 prosenttia kaasumaisesta hiilidioksidista halutuksi tuotteeksi, professori Ju Li sanoo.

Sitä vastoin uusi prosessi saavuttaa reilusti yli 90 prosentin konversion ja eliminoi tehottoman lämmitysvaiheen tarpeen muuntamalla ensin hiilidioksidi välimuotoon, nestemäiseksi metallibikarbonaatiksi. Tämä neste muunnetaan sitten sähkökemiallisesti nestemäiseksi kalium- tai natriumformiaatiksi elektrolysaattorissa, joka käyttää vähähiilistä sähköä, esimerkiksi ydin-, tuuli- tai aurinkovoimaa.

Valmistettu erittäin väkevä nestemäinen kalium- tai natriumformiaattiliuos voidaan sitten kuivata esimerkiksi aurinkohaihduttamalla kiinteäksi jauheeksi, joka on erittäin stabiili ja jota voidaan säilyttää tavallisissa terässäiliöissä jopa vuosia tai jopa vuosikymmeniä, Li sanoo yliopistonsa tiedotteessa.

Tiimi rakensi myös polttokennon, joka on erityisesti optimoitu käyttämään tätä formiaattipolttoainetta sähkön tuottamiseen.

"Formaattitalous on kiehtova käsite, koska metalliformiaattisuolat ovat erittäin hyvänlaatuisia ja stabiileja ja vaakuttavia energian kantajina", sanoo Northwestern Universityn kemian sekä sähkö- ja tietokonetekniikan professori Ted Sargent, joka ei osallistunut tähän työhön.

Aiheesta aiemmin:

3D-tulostettu reaktorisydän aurinkopolttoaineille

Edullisempaa savukaasujen hiilidioksidin pesua

Mullistava hiilidioksidin talteenottotekniikka