美國(guó)海軍演示海水變?nèi)剂霞夹g(shù)

美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室（NRL）的研究人員開發(fā)了可從海水中提取CO2和氫氣，并將其催化轉(zhuǎn)化為液體燃料的新型NRL技術(shù)。

空氣和海水中的CO2是豐富的碳資源，海洋中的CO2濃度（100mg/L）比空氣中的高140倍左右，是煙道氣CO2濃度（296mg/L）的1/3。海水中CO2的2%～3%溶解形成碳酸，1%為碳酸鹽，其余的96%～97%結(jié)合在碳酸氫鹽中。

NRL技術(shù)采用專有的NRL電解陽離子交換模塊（ECEM），在將碳酸鹽和碳酸氫鹽轉(zhuǎn)化為CO2的同時(shí)產(chǎn)生氫氣，從海水中溶解和脫除固定的CO2的效率為92%，CO2和氫氣隨后在反應(yīng)器中通過金屬催化劑轉(zhuǎn)化為液體烴。

NRL已經(jīng)在將CO2和H2轉(zhuǎn)化為C9～C16燃料的氣制液（GTL）合成工藝上取得顯著進(jìn)展。第一步采用鐵基催化劑將CO2轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)鏈不飽和烴（烯烴），減少甲烷生成，CO2轉(zhuǎn)化率可達(dá)60%以上；第二步使用固體酸催化劑使烯烴發(fā)生低聚反應(yīng)，得到含有C9～C16的烴燃料，可以替代石油基噴氣燃料。

這種新技術(shù)生產(chǎn)噴氣燃料的成本預(yù)計(jì)為3～6美元/gal（1gal≈3.785L），可能會(huì)在未來的7～10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。小型模塊化碳捕獲和燃料合成裝置計(jì)劃通過添加獨(dú)特的E－CEM模塊和反應(yīng)器來擴(kuò)大規(guī)模。NRL生產(chǎn)C9～C16液態(tài)烴的實(shí)驗(yàn)裝置為固定床催化反應(yīng)器，可以通過按比例增加反應(yīng)器的長(zhǎng)度和數(shù)量，對(duì)NRL實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行工業(yè)放大。

該工藝在從海水中回收CO2的同時(shí)產(chǎn)生大量氫氣，無需增加昂貴的電解單元，所需要的能量主要用于生產(chǎn)氫，CO2是一個(gè)“免費(fèi)”的副產(chǎn)品，而且不需使用額外的化學(xué)物質(zhì)處理海水。NRL的研究人員稱該技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于先前開發(fā)的從海水或空氣中回收CO2的膜及離子交換技術(shù)。

NRL的研究人員已經(jīng)使用這種新型液體烴燃料向P－51飛機(jī)提供動(dòng)力。未來美國(guó)海軍有望在艦艇上自己生產(chǎn)燃料，從而減少燃油補(bǔ)給，提高作戰(zhàn)能力，保證能源安全。