海洋水转化为航空燃料的突破性项目

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位于夏威夷岛自然能源实验室(NELHA)的一名科学家致力于通过电解阳离子交换模块,从水中去除二氧化碳和氢,创造合成液态碳氢燃料。

自然能源实验室的独特地理位置使其成为一个理想的科技园区,吸引了旨在推进通过海水生产喷气燃料的公司。

想象一下,一艘航母能够将海水转化为无尽的战斗机燃料。

一家总部位于德克萨斯州的公司,在美国海军研究办公室的支持下,计划在夏威夷岛的州科技园区进行可能颠覆性的喷气燃料生产研究与开发。

海龙能源公司(Sea Dragon Energy Inc.)正在提议在NELHA进行一个研究与开发项目,计划从海水和氢中生产少量喷气燃料。

该项目预计将花费约1600万美元,并持续两到五年。

如果成功实现,这将有助于将从海水中创造燃料的科学概念推进至商业化的更近一步。

海龙公司的董事长兼首席执行官约翰·科胡特(John Kohut)在8月的一份声明中表示:“这是朝着真正可持续航空燃料的重大步骤,既适用于政府也适用于商业用途。”

9月,该公司发布了一份环境评估草案,作为其在之前由其他公司使用的仓库、办公室和实验室综合体进行研究与开发计划的一部分。

该综合体此前利用NELHA的深海海水资源,生产淡水瓶装饮用水及开展来自海洋深处3000英尺的营养丰富的海水健康产品的研究。

NELHA副主任劳伦斯·索姆巴尔迪埃(Laurence Sombardier)表示,该科技园区非常适合开发海洋科学和可再生能源领域的创新技术。

“这个概念确实非常新颖,利用了该园区的海洋资源,虽然这项技术还处于初期阶段,但从海水中生产燃料对岛屿国家和社区来说是非常有吸引力的。”索姆巴尔迪埃在一封电子邮件中表示。

海龙公司的计划是每月生产大约10加仑的喷气燃料。

对每一批次的分析将为后续批次的生产变量调整和设备改进提供信息。

多年来,从海水中生产喷气燃料的方法已经被理解并实现,但距离可大规模生产仍然相距甚远。

该过程基本上是从水中去除二氧化碳和氢,将这两种气体转化为合成液态碳氢燃料。

根据美国海军研究实验室的信息,某研究化学家于2014年开发的一种此类过程获得了《流行科学》杂志的最高荣誉。

当时,该实验室表示,利用这一过程制造的燃料被用于为一架未改装的两冲程内燃机驱动的遥控飞机飞行。

然而,设计有效使用这一过程的大量喷气燃料所需的催化剂一直是一个困难和昂贵的挑战。

匹兹堡大学和罗切斯特大学于2021年从美国海军研究办公室获得30万美元,以改善这一过程。

海龙公司计划在其研发工作中使用与海军研究实验室相同的专有专利过程。

而公司将从科技园区或其他供应商获取氢,而不是直接从海水中提取氢。

从水中提取氢并不是推动从海水中制造喷气燃料的主要挑战,而是从这两种气体中去除二氧化碳并有效生产燃料。

夏威夷大学自然能源研究所所长理查德·罗谢罗(Richard Rocheleau)表示:“一般来说,这些过程相当高能且困难。”

“它们需要相当多的能量。”

罗谢罗表示,大岛的科技园区为推动海水转喷气燃料的工作提供了基础设施优势,以及海水相对的纯净性。

海龙公司表示,要制作一批10加仑的喷气燃料,需要使用约449,000加仑海水、50,000加仑淡水和154磅氢气,初步步骤是去除水中大部分的二氧化碳。

该公司表示,这些水中不含污染物,最终将通过科技园区的管道系统排入海洋。

第二个步骤将涉及使用氢和电力将二氧化碳转化为一氧化碳,该过程预计会产生80加仑与自来水相似质量的水。

这部分水将经过测试,以确保能够被回收,或在必要时进行处理后处置。

第三步将使用金属催化剂和电力,将一氧化碳与氢气转化为合成石油。

海龙公司在其环境评估草案中表示,这一步骤的副产品将是一部分与之前相同质量的水,以及少量的烃气将作为低流量火焰燃烧。

最后一步将使用氢和电力将合成石油精炼成喷气燃料。

海龙公司表示,这一阶段的副产品也将是烃气,并以低流量火焰燃烧。

该公司还在环境报告中指出,从第三和第四步骤得到的气体相当于一加仑的燃料。

海龙公司表示,喷气燃料将接受测试,保存在具有防溢保护的室内,储存量限制在不超过120加仑。

如果工作成功,将有助于未来开发更大的移动燃料生产单元。

一个最终目标是创建商业规模的生产单元,能够安装在诸如偏远地区和航母等地点。

海龙公司表示,初步研究表明,这样的海上单位可以无限期地支持航母打击群的运营,无疑将为海军提供巨大的优势。

该公司还强调,如果在未来实现商业生产,将带来其他可行的优势。

“海龙能源公司相信,去中心化和分布式的能源生产和存储将提高韧性,支持可再生能源的持续发展,并通过一系列潜在应用应对气候变化的挑战。”

海龙公司在草拟的环境报告中表示。

如果环保审查和审批顺利进行,海龙公司预计,研究和开发工作可能在2026年开始。