Tháp nhiệt mặt trời chuyển hóa CO2 và nước thành nhiên liệu

TMO - Viện Kỹ thuật liên bang Thụy Sĩ đang thử nghiệm một dự án sản xuất nhiên liệu sạch bằng công nghệ tập trung nhiệt mặt trời chuyển hóa CO2 và nước thành nhiên liệu.

Nhà máy thí điểm này hoạt động dựa trên việc tập trung năng lượng nhiệt mặt trời. Dự án hoạt động bằng cách sử dụng 169 tấm gương phản xạ - mỗi tấm có diện tích bề mặt 3 m2 - để chuyển hướng ánh nắng đến một lỗ rộng 16 cm trong lò phản ứng đặt trên đỉnh tháp trung tâm cao 15 m. Lò phản ứng này nhận được năng lượng trung bình khoảng 50 kW.

Năng lượng sau đó được sử dụng để điều khiển chu trình oxy hóa khử-nhiệt hóa hai bước. Nước và carbon dioxide (CO2) tinh khiết được đưa vào phản ứng oxy hóa khử dựa trên nguyên tố cerium để chuyển đổi thành hydro và carbon monoxide (CO), hoặc khí tổng hợp. Vì tất cả đều được thực hiện trong một buồng duy nhất, nên tỷ lệ nước và CO2 có thể được điều chỉnh để quản lý chính xác thành phần của khí tổng hợp.

Tháp nhiệt mặt trời trong chuyển hóa CO2 và nước thành nhiên liệu. Ảnh: ETH Zurich

Khí tổng hợp này cuối cùng được đưa đến buồng hóa lỏng khí (GtL) ở dưới cùng của tháp, tạo ra một hỗn hợp lỏng chứa 16% dầu hỏa và 40% dầu diesel, cùng một hỗn hợp sáp với 7% dầu hỏa và 40% dầu diesel.

Các nhà nghiên cứu đã chạy hệ thống trong 9 ngày, với 6 - 8 chu kỳ một ngày tùy vào điều kiện thời tiết. Mỗi chu kỳ kéo dài trung bình 53 phút và tổng thời gian thí nghiệm là 55 giờ. Theo đó, hệ thống thí điểm đã sản xuất khoảng 5.191 lít khí tổng hợp trong 9 ngày đó. Để hình dùng về quy mô của hệ thống, một chiếc Boeing 787 Dreamliner có dung tích nhiên liệu lên tới 126.372 lít có thể bay 14.140 km, gần bằng khoảng cách từ New York đến Thành phố Hồ Chí Minh.

Nhóm nghiên cứu cho biết hiệu suất tổng thể của hệ thống (được đo bằng hàm lượng năng lượng của khí tổng hợp theo tỷ lệ phần trăm của tổng năng lượng mặt trời đầu vào) mới chỉ đạt khoảng 4% trong quá trình triển khai này, nhưng họ tin rằng có thể tăng lên 20% bằng cách thu hồi, tái chế nhiều nhiệt hơn và làm thay đổi cấu trúc của cerium.

Thu Thảo