当人们谈论如何消除车辆的二氧化碳 (CO2) 排放时，话题往往集中在汽车、卡车和公共汽车的电气化上。然而，占所有 CO2排放量3% 的货船和油轮很少参与讨论。
现在，西北大学的一个研究团队提供了一种实用的方法，可以利用捕获CO2 的固体氧化物燃料电池使船舶的 CO2中性，甚至是 CO2负性。在“燃烧”传统的碳基燃料后，燃料电池会产生可储存在船上的浓缩 CO2。从那里，CO2可以被隔离或回收到可再生的碳氢燃料中。
该团队在今天(8 月 18 日)发表在ACS Energy Letters杂志上的“利用车载 CO2捕获的车辆的可行性”中介绍了其分析。在论文中，该团队研究了各种因素，包括各种车辆类别的燃料储存量和质量要求——从轻型客车到油轮——并将船上的 CO2捕获与电池电动和氢燃料进行比较单元格选项。
该研究的资深作者，西北大学的 Scott A. Barnett 说：“人们可能更难将船上的 CO2捕获视为气候友好型，因为它使用传统的碳基燃料。”“人们倾向于认为氢燃料电池和电动汽车对气候更友好。实际上，它们往往不是。电力可能来自燃烧煤，而氢气通常由天然气产生，天然气在此过程中会产生大量 CO2.”
Barnett 是固体氧化物燃料电池方面的专家，是西北麦考密克工程学院的材料科学与工程教授。他与博士 Travis Schmauss 共同撰写了这篇论文。他的研究小组的候选人。
为什么电池不是可行的解决方案
船舶每年产生约 1 亿吨 CO2，每天可消耗多达 250 吨燃料。虽然用电池代替如此大量的燃料似乎很诱人，但这根本不是一种选择。
“作为常规多航次作业的一部分，一些油轮需要足够的燃料来环游地球，”巴内特说。“我们计算过，远程油轮的电池组会比船的存储容量占用更多的空间。氢燃料箱也太大了。对于远程车辆，碳基燃料组合车载 CO2捕集可以说是使这些车辆 CO2中和的最佳方式。”
所提出的方法对于短程车辆也具有潜在优势。然而，电池电动和氢燃料电池已经在这些车辆类型中实施，因此研究人员建议实施 CO2中性增程器。
存储解决方案
为了将 CO2储存在船上，Barnett 的团队提出了一种正在申请专利的双室储存罐。一个房间储存一种碳基燃料。在燃料通过燃料电池循环以产生能量之后，CO2副产物被加压并引入第二室。腔室之间的隔板可以移动——在使用燃料时缩小燃料腔室，为另一个腔室中的CO2腾出空间。
“固体氧化物燃料电池至关重要，因为它用纯氧燃烧燃料，产生可储存的浓缩 CO2产品，”Schmauss 说。“如果我们只是用空气燃烧燃料，它会被氮气严重稀释，产生过多的气体无法储存。当浓缩的 CO2被压缩时，它可以储存的体积不会比燃料所需的大很多，这节省了空间。”
Barnett 补充说：“这项技术在让它发挥作用方面确实没有任何主要障碍。”“你只需要用双室罐更换燃料罐并添加 CO2压缩机。当然，最终必须开发基础设施来卸载 CO2并隔离或使用它。”
走向净零
研究人员表示，在这种情况下，可以使远程车辆的 CO2 为负值。这对于生物燃料(例如乙醇)来说是可能的，因为用于生产燃料的植物已经消耗了大气中的CO2。然后，在车辆使用燃料后，捕获的 CO2从船上移除并隔离在地下或用于生产可再生燃料。如果车辆使用化石燃料而不是生物燃料，则由此产生的整个循环更接近于净零。
