洛桑联邦理工学院提出专利概念——减排9成二氧化碳，还能循环利用？

2019-12-27 14:50

近日，洛桑联邦理工学院Valais Wallis学院的研究人员申请了一项新概念的专利，该概念可将卡车的二氧化碳排放量减少近90％。过程是将二氧化碳捕获在排气系统中，将其转化为液体并将其存储在车辆上；然后将液态二氧化碳输送到服务站，在那里液态二氧化碳会被转化为传统燃料。

在欧洲，交通运输的二氧化碳排放量占总排放量的近30％，其中72％的排放来自公路运输。尽管使用电动汽车作为个人交通工具可能有助于降低这一数字，但减少卡车或公共汽车等商业交通工具的排放则是一个更大的挑战。

洛桑联邦理工学院Valais Wallis学院的研究人员现在提出了一种新的解决方案——直接在卡车的排气系统中收集二氧化碳，并将其液化在车顶的一个盒子里。然后将液态二氧化碳输送到服务站，在那里液态二氧化碳会被转化为燃料。该项目由洛桑联邦理工学院工程学院的Francois Marechal领导的工业过程和能源系统工程小组负责协调，该专利概念论文已发布在《能源研究前沿》上。

研究人员计划将洛桑联邦理工学院开发的几项技术结合起来，捕捉二氧化碳并将其从气体转化为液体，同时可以回收交通工具上大部分可用的能量，比如发动机的热量。在研究中，研究人员采用了送货卡车为研究对象。

首先，排气管中的车辆烟气被冷却，水与气体分离。研究人员采用变温吸附系统，并使用专门设计用于吸收二氧化碳的金属有机骨架（MOF）吸附剂，将二氧化碳与其他气体（氮气和氧气）隔离开。这些材料是由温迪·昆（Wendy Queen）领导的洛桑联邦理工学院Valais Wallis学院的Energypolis团队开发的。一旦材料被二氧化碳饱和，就将其加热，以便可以从中提取纯的二氧化碳。洛桑联邦理工学院Neuchatel校区的JürgSchiffmann实验室研发的高速涡轮压缩机，能够利用汽车引擎的热量将提取的二氧化碳压缩成液体。这些液体被储存在一个罐里，然后可以在加油站用可再生电力转换回传统燃料。“卡车在加满燃料时仅会沉积液体，”Maréchal说。

整个过程发生在一个长2米、宽0．9米、宽1．2米的胶囊内，位于驾驶员座舱上方。“胶囊和油箱的重量仅为运载工具有效载荷的7％，”Marechal补充道。“这个过程本身消耗的能量很少，因为它的所有阶段都已经经过优化。”

研究人员的计算表明，一辆使用1公斤传统燃料的卡车可以产生3公斤的液态二氧化碳，而且这种转换不涉及任何能量损失。

只有10％的二氧化碳排放不能被循环利用，研究人员建议利用生物质来抵消这一影响。

该系统理论上可以与所有卡车，公共汽车甚至轮船一起使用，并且可以与任何类型的燃料一起使用。优势在于，与基于电动或氢的卡车不同，它可以改装到现有卡车上，以抵消其在碳排放方面的影响。