創新的分隔式油箱有助於減少遠洋航運排放的溫室氣體
雖然遠洋航運所產生的溫室氣體規模非常小(約佔全球總排放量的 1.7%),但排放的這些氣體是最難消除的。 遠洋航運通常需要一次航行數千英里,而驅動所需的能量往往只有船用柴油才能滿足。 現在西北大學的一個研究小組找到了新的解決方案,就是綜合使用固體氧化物燃料電池、電力推進和機載碳捕獲。
機載核反應堆為核破冰船和潛艇等大型船隻提供極其清潔的航程,但它們對於貨運來說太昂貴了,貨運需要便宜才能維持它所支援的 90% 的全球貿易份額。 電池由於其低劣的能量密度而無法啟動。 氫、氨和碳中性電燃料提供了一些希望,但在它們被大規模證明之前,還需要研究其他替代品。
來自西北大學研究團隊的一個引人入勝的提議:如果大型船舶繼續使用碳氫化合物,利用其多餘的能量密度和完善的運輸基礎設施 – 但捕獲船上的所有碳排放,並將這些碳卸載到在每個目的港深埋地下。 西北大學的一個研究小組表示,長途運輸可能不需要等待主要的能源存儲進步完全綠色化。
在他們提出的解決方案中,依靠電力推進運行,使用固體氧化物燃料電池(SOFC)從碳氫化合物產生電力。 通常使用氫作為燃料以零排放方式運行 ,SOFC 也能夠從碳氫燃料發電,具有高效率、低成本和簡單的機械。 副產品是水和二氧化碳,因此很容易分別捕獲和儲存兩者。
研究小組成員 Travis Schmauss 說:”固體氧化物燃料電池至關重要。 因為它用純氧燃燒燃料,產生可儲存的濃縮CO2產品。 如果我們只是用空氣燃燒燃料,它會被氮氣嚴重稀釋,產生過多的氣體無法儲存。 當濃縮的CO2被壓縮時,它可以儲存在不比燃料所需的體積大多少的地方,從而節省空間」。
西北計劃要求在船上的油箱上安裝一個可移動的隔板,這樣隨著燃料的消耗,油箱的燃料側可以收縮,並且可以使用標準壓縮機壓縮二氧化碳並用於填充油箱另一邊。 團隊認為,壓縮會消耗 SOFC 產生的能量的 2%。
在目的港,可能會發生相反的情況;當燃料被泵入時,碳會被抽出,並且可以被取出用於長期封存。 使用常規碳氫燃料,這將是一個零排放過程。 使用碳捕獲電燃料,它甚至是碳負的。 如果某種形式的氫被證明是可行的替代品,它就可以運行。
該研究的資深作者兼 SOFC 專家斯科特·巴內特 (Scott Barnett) 說:”這項技術在使其發揮作用方面確實沒有任何重大障礙。 您只需將油箱更換為雙室油箱並添加二氧化碳壓縮機。 當然,最終必須開發基礎設施來卸載二氧化碳,並隔離或使用它」。