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  • 人工太阳,融光热解水技术,是否可行?

    氢元素是宇宙中最丰富的元素。但是在地球上要稀少得多。这是非常不幸的,因为在我们日益变暖的世界中,它作为一种无排放的燃料的地位使它转变为一种结合的化学物质。如果德国的研究者能够成功,他们的融光项目将会使可循环的氢气能源变为现实。

    人工太阳,融光热解水技术,是否可行?

    绰号“人工太阳”的融光系统使用集中光源为热化学水裂解(TWS)系统提供能源。每个学生仔都知道可以通过电解水-在水中通电来制造氢气。但是这会用掉大量的电能。TWS可能是一个更好的从水中取得氢气的办法,但这也要用掉大量能源,德国的研究就在于此。

    人工太阳,融光热解水技术,是否可行?

    当与纯氧反应时——例如在燃料电池内的状态-氢气的唯一副产物就是水。但是如果我们想要用这种方法来驱动轿车、公交车、卡车,甚至飞机的话,我们就需要大量这样的燃料电池,并且需要低成本、高效地生产它。

    “可再生能源将会成为未来世界主要的能源支柱”-卡斯滕·莱默 德国宇航中心 执行董事

    想法是使用以聚光太阳能(CSP)将氢气从水中分离出去,从而消除对于电力的需求。CSP系统使用镜片或透镜将大范围内的太阳能聚集到一片小的范围之中。从这个步骤中获取到的热量可以用来驱动TWS。德国的融光项目是通过模拟集中太阳光的作用来模拟TWS的可行性。那边的研究者正在用这种方法建造被称为世界最大人工太阳的装置。

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    图解:每一个融光系统中的氙气短弧灯可以被单独控制。

    德国宇航中心的研究者在科隆附近的于利希建造了融光系统,一个由149盏电影放映式高能灯组成的系统。当所有灯都亮起的时候,融光系统将会提供大约10000倍于地球接受的自然太阳光的光密度。当所有灯聚焦到一个单一点时,融光系统将会产生至多3000摄氏度的温度。现有的挑战是发展在如此极端的温度下能够还运作的材料与工序。

    人工太阳,融光热解水技术,是否可行?

    图解:15米高的融光实验在于利希的该栋建筑中进行。该建筑包含了三间单独的为不同实验配备的的辐射室。

    这个融光系统本身使用大量的电能来驱动。但是这是实验设施中经常出现的状态。融光系统项目会模拟长时间的强烈太阳能效应,这在德国是不能轻易实现的。通过建造一所电能驱动的测试设施,研究者可以避免延迟或被多云天气影响,从而便利地操作实验。

    “使用太阳能获得的燃料、推进剂和可燃物为长期储存和生产化学原料提供了巨大的潜力,并减少了二氧化碳的排放。融光系统将加强我们在这个领域的研究” -卡斯滕·莱默 德国宇航中心 执行董事

    正如约翰尼斯·雷梅尔,北莱茵-威斯特法伦气候保护部长所说,“我们需要以一种可操作的方式拓展现有的技术以达到可循环能源的目标,但如果缺少了对于创新研究的投资,能源转换将会万分艰难,正如在最先进的技术和在融光系统这类国际灯塔项目的状态中一样。”

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    图解:德国宇航中心参与了西班牙的PS10太阳能塔项目。PS10是世界第一座商业化聚光太阳能塔。

    这并不是德国宇航中心首次尝试集中太阳能发电。他们参与了一系列项目以推进集中太阳能发电和热能水解技术。德国宇航中心是西班牙Hydrosol II试点的合作伙伴。这是一个自2008年开始运行的用于太阳能热化学制氢的反应堆。他们还参与了第一个商业化运营的太阳能塔工厂,一个位于西班牙的,称为PS10太阳能塔的11兆瓦系统。

    人工太阳,融光热解水技术,是否可行?

    参考资料

    1.Wikipedia百科全书

    2.天文学名词

    3. universetoday-姚啊真

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