中國儲能網(wǎng)訊：由加州理工學(xué)院、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)和Paul Scherrer研究所科研人員組成的研究團(tuán)隊在2010年12月24日出版的Science雜志上發(fā)表論文指出，他們設(shè)計了一套太陽能兩步熱化學(xué)循環(huán)反應(yīng)器系統(tǒng)，用于分解CO2和H2O，進(jìn)而制取燃料。在經(jīng)過500次循環(huán)后可以穩(wěn)定快速產(chǎn)生燃料，太陽能轉(zhuǎn)換成燃料的效率為0.7%~0.8%。研究人員認(rèn)為轉(zhuǎn)換效率主要受到系統(tǒng)規(guī)模和設(shè)計的制約，而不是其化學(xué)原理。研究人員已就此工藝申請了專利（US20090107044）。
這一系統(tǒng)的基礎(chǔ)是太陽能熱化學(xué)循環(huán)反應(yīng)，利用非化學(xué)計量二氧化鈰（CeO2）離解H2O和CO2。反應(yīng)器設(shè)計將多孔CeO2曝露在太陽能聚光輻射下，加熱至1420℃~1640℃，從金屬氧化物晶格中釋放氧，隨即被還原的金屬氧化物從二氧化碳和水分子中剝奪氧原子，形成CO和H2，之后利用合成氣制取燃料。
研究人員表示，研究中顯示的CO2分解的太陽能到燃料轉(zhuǎn)化效率比現(xiàn)有領(lǐng)先的光催化過程要高兩個數(shù)量級，而按重量計算的產(chǎn)氫率超過其他太陽能熱化學(xué)過程一個數(shù)量級。
研究人員發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化效率和循環(huán)率都在很大程度上受限于由于熱傳導(dǎo)和輻射熱轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的熱損。單獨(dú)基于CeO2材料特性的熱力學(xué)分析顯示，即使沒有顯熱回收，潛在轉(zhuǎn)化效率也可達(dá)到16%~19%。基于此，研究團(tuán)隊預(yù)期，反應(yīng)器優(yōu)化和系統(tǒng)集成將能夠大幅度提升轉(zhuǎn)化效率和燃料生產(chǎn)率。
