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全 球變暖通常被認為是 溫室氣體捕獲太陽的 紅外輻射，再反射到 地面將大氣加熱，破 壞地球的熱輻射平衡的結果。CO 2 是 溫室氣體，可吸收太陽能，大幅度升 高地面溫度。目前人們處理 CO 2 排 放的最通用方法是將其捕獲，加壓， 然后將其封存于巖層或鹽水層中，這 類方法的基建投資和設備操作成本較 高。另外，封存的 CO 2 將來也可能 會發(fā)生泄漏，使環(huán)境遭受意外風險。 近期，美國成功研發(fā)出用金屬陶 瓷技術將 CO 2 轉化為天然氣，即合成 氣技術。該技術將 CO 2 和 H 2 O 與固 態(tài)氧化物燃料電池材料接觸，利用太 陽能將其進行高溫電解來產(chǎn)生合成氣 體 CO、H 2 和 O 2 。該技術可將 CO 2 進行永久性處理，并產(chǎn)出有用產(chǎn)品， 解決了溫室氣體污染問題 。
 
合成氣技術的實用性
 

該技術將 SCPV 系統(tǒng)和 HTCE系統(tǒng)相結合，可將 CO 2 和 H 2 O 轉 變成有用的產(chǎn)品，合成天然氣和氫 氣，是一種將溫室氣體轉化成合成 天然氣、液態(tài)烴和化工原料的新技 術。SCPV 系統(tǒng)可最大限度地高效 收集太陽輻射熱并將其供給 HTCE 系統(tǒng)，以提高電解過程的效果，并 將收集的 CO 2 和 H 2 O 轉化成純凈 的 CO 和烴。SCPV 系統(tǒng)的光譜分 光器可從反射到高效太陽能電池的 太陽光中分出其紅外光，再將其通 過光管，供給 HTCE 系統(tǒng)，為其高 效吸熱區(qū)提供操作所需熱量。其光 電組件是超高效的，多結電池因太 陽收集器的增強作用，也可高效使 用。
 
美 國 Solar Systems Pty 公 司 在澳大利亞成功進行的一個中等規(guī) 模實驗， 并獲得了該項目的專利權。 運作中，每個 SCPV 系統(tǒng)的拋物面 反射器和接收器可產(chǎn)生約 30kw 電 能和供給 HTCE 系統(tǒng)的約 445kw 高質(zhì)量的熱能。在 12km 2 范圍內(nèi)產(chǎn) 生 約 1,000Mw 電 能 和 1,500Mw 熱能。其高效電池的光電轉換率超 過 40%，今后還有望進一步提高。 如果 HTCE 系統(tǒng)多采用組電解模式， 產(chǎn) 生 合 成 氣 的 效 率 可 高 達 56%。 HTCE 系統(tǒng)將聚能器安裝在兩軸軌 道上的 φ1.5m 拋物面反射鏡上可 產(chǎn)生＞ 1,000 個太陽燈的光濃度。 系統(tǒng)應用的太陽能電池測定效率為 19%，輸出電壓為 1~1.1V 的 GaAs PV 電池。這種電池在 10,000℃的 操作溫度下也可很好地與直接連接 的電解組件相匹配。
 
研發(fā)始于上世紀九十年代
 
1990 年初已發(fā)現(xiàn) SOFC（固態(tài) 氧化物燃料電池）材料可成功的用 于 CO 2 的干式電解。直到 2006 年 末，HTCE 系統(tǒng)才在水蒸汽電解模 式下運行了 1,000h，用水蒸汽和二 氧化碳氣體中的 CO 電解產(chǎn)生合成 氣實驗， 初期氫的產(chǎn)量僅為 2m 3 /h， 后來轉換成供給 H 2 O 和 CO 2 又運行 了 1,000h，總結出最理想的 CO 2 和 H 2 O 電解裝置。 實驗的 CO 電解組件是涂覆了 可提供三價離子的氧化銥或氧化 鈧 以 電 解 穩(wěn) 定 的 氧 化 鋯 六 面 體。 HTCE 的陰極為一種微孔金屬陶瓷 復 合 物， 由 微 量 的 鎳 和 YSZ（ 二 氧化鋯穩(wěn)定的氧化釔）組成。氧放 出電極是微孔的亞錳酸銅類鈣鈦礦 陶瓷，不需要貴金屬。這樣一來， SCPV 系 統(tǒng) 可 將 紅 外 能 量 輸 送 到 HTCE 系統(tǒng)，使其保持操作溫度， 并能加速電解。
 
技術的經(jīng)濟性與環(huán)保性
 
合成氣技術產(chǎn)出的 CO 和 H 2 之 比，可隨 CO 2 和 H 2 O 之比而變化， 其電解產(chǎn)生的 CO 已被全部利用， 僅有少量的 H 2 在甲烷反應后仍有殘 留，可供給合成氣壓縮系統(tǒng)或在合 成氣反應器中， 以生產(chǎn)合成天然氣， 改變合成氣的組分， 得到最終產(chǎn)品。 當烴與 CO 之比為 2:1 時，可生產(chǎn) 液態(tài)燃料，二者比值較高時，即刻 合成天然氣。 目前，金屬陶瓷已被證實可用于 CO 2 和 H 2 O 的高溫 CO 電解，產(chǎn)生 合成氣，進而再轉變成合成天然氣 和液體燃料，以永久的處理 CO 2 。 用非碳電源——太陽能電池、風電 或原子能等就可將 CO 2 轉變成有用 產(chǎn)品，不會額外產(chǎn)生任何溫室氣體， 通過實驗得以驗證技術的可行性。 美國研發(fā)出的合成氣技術可永久性 的處理 CO 2 ，還可消除將 CO 2 捕獲 封存的泄露風險。國內(nèi)各大機構可 以作為借鑒，研發(fā)適合本國具體情 況的太陽光電收集器，研發(fā) H 2 O 與 CO 2 的 CO 高溫電解生產(chǎn)合成氣技 術，以利用 CO 2 生產(chǎn)有用的產(chǎn)品， 減少溫室氣體排放。