新的电解电池将在明天的本地能源供应中发挥作用

低CO 2排放的能量系统需要更多的可再生能源。这需要新的解决方案，考虑到风能，水电，太阳能等的巨大变化。其中一个解决方案是分布式能源系统。在这里必须能够使用例如本地SPEC电解池在本地存储多余的能量。该技术的基础由CASE研究项目开发。

如今，大多数能源都是在基于煤，石油和天然气等化石燃料的大型集中发电站生产的。然后是水力发电站，核电站和风电场产生的能源。能量只从发电站到电网再向消费者流动。现在的想法是，应该将更多的可再生能源输入电网。这需要新的解决方案，考虑到风能，水电，太阳能等的巨大变化。其中一个解决方案是分布式能源系统。

分布式能源系统由许多地理上分散的小型生产单元和一些大型单元组成。传输系统的不同部分彼此独立运行，但可以使用IT一起运行，从而可以利用和本地技术来满足当下的能源需求。在本地，能源将在更大程度上来自当地的能源资源，如太阳，风，稻草等。

储能很重要

在本地，这将需要能够将来自可再生资源的剩余电力转换为可以存储的能量。其中一个选择是将剩余产量存储为化学能。这可能是化合物的形式，如液体甲醇(CH 3 OH)或气体，如天然气(CH 4)或合成气(CO + H 2))。一旦能量转化为这些化合物(称为合成燃料)，就很容易储存在储罐和压力罐中。合成燃料可直接用于汽车和化学工业的原料。这个原则基本上没什么新意。唯一的问题是，今天的技术最适合在高温下运行的大型工厂。因此，有必要开发在较低温度下操作的新型设备，从而适合与本地风力涡轮机一起安装。

目标是通过一项新的研究计划 - 可持续能源催化(CASE)实现这些目标，该计划将开发催化剂，将当地可再生能源转化为化学能，例如氢或甲醇。CASE由DTU物理学院的JensK.Nørskov教授领导。

电解槽可将CO 2转化为有用的燃料

从电能到化学能的步骤需要电解过程。通过电解，水通过电力转化为氢气和氧气(以及CO 2到CO和氧气)。ABF(燃料电池和固态化学部门)以SOEC电解电池的形式为此开发电解电池。“SOEC电解槽由陶瓷材料构成，原则上是一种反向SOFC燃料电池，Risø正在与托普索燃料电池一起开发，”研究教授Mogens Mogensen来自ABF(燃料电池和固体)化学科)。

在电解池的方法，在现实中对应于大自然本身的光合作用，这需要CO的部分2从空气中并将其转换为化学能的糖形式的存储。因此，电解电池可以有助于从空气中去除CO 2。换句话说，他们像森林在吸收二氧化碳的作用2。

通过将CO 2在电解池中液体合成燃料，我们的交通工具可以使用可持续能源，功率从风力涡轮机和太阳能电池。当汽车上合成燃料运行时，CO 2被释放到大气中。然而，不再使用CO 2来生产合成燃料，这实际上意味着不向大气中添加CO 2。

大型合成燃料厂的高温

与其他电解方法相比，高温电池非常有效，因为它们从给定的电量产生更多的氧气和一氧化碳。这是因为在高温下，水和二氧化碳可以利用热量分解成合成气(氢气+一氧化碳)和氧气，SOEC电池因此自冷却：当电流通过某些东西时不可避免地产生的热量 - - 这是电解过程所必需的。此外，可以利用通常可用作来自例如发电站和工业的余热的热量。

“这些高温电解槽适用于从合成气制造合成燃料的大型工厂。电解工艺之后的催化工艺需要一个完整的设施，催化反应器与电解槽装置连接，因为合成烃是在如此高的温度下(超过650°C)不稳定。这样的设施可能需要超过100兆瓦才能在经济上可行，“Mogens Mogensen说。此外，您可以避免大型植物的热量损失。

在SERC(战略电化学研究中心)已经对高温电池进行了一段时间的工作，其中许多企业和研究中心正在合作开发这些类型的电解电池。

当地生产合成燃料的温度很低

对于当地的生产条件，有必要开发可在200-400℃范围内的温度下操作的电池。通过这种方式，可以建立小型的局部电解设备，其可以直接连接到本地风力涡轮机并且为局部区域生产合成燃料。“愿景是能够建造小型模块化工厂，其中一个站在当地的每个风力涡轮机旁边，”Mogens Mogensen说。

较低的温度意味着较少的热量损失，并且更容易建造小型和模块化的电解设备。为了取得成功，有必要开发全新的材料。这些将在CASE研究计划中制定。ABF正在使用两种电解质类型。一种是介孔陶瓷材料，它可以吸收纳米孔中的液体电解质并保留它们。第二种是低温质子传导材料，它使用固体陶瓷电解质。

来自丹麦底土的石灰石可用于生产可持续的合成燃料

将CO 2与大气直接分离是困难且昂贵的。因此莫恩斯莫根森教授设想必要的CO 2从其他来源。例如啤酒厂和第二代生物醇工厂，其中发酵产生大量的CO 2。另一种可能性是使用丹麦最普遍的原料石灰石(碳酸钙)。加热石灰石释放出CO 2，留下生石灰(氧化钙)。水与生石灰混合 - 或“熟化” - 产生熟石灰(氢氧化钙)，由此大部分热量再次释放。

众所周知，熟石灰相对较快地从空气中重吸收CO 2。与沙子混合的熟石灰被称为砂浆，其传统上被用作砖石中的粘合糊剂。砖块间的湿砂浆吸收CO 2从空气中，并通过形成石灰与结合砖一起石头硬物质硬化。

换句话说，石灰是碳循环的一部分。当石灰燃烧时释放的CO 2在熟石灰吸收CO 2时再次被吸收，从而转化为石灰。正是这个循环可用于制造合成的CO 2 -中性燃料。“你可以因此生产合成燃料，基于CO问心无愧2石灰和使用它的汽车运输，作为释放CO 2是由二氧化碳熟石灰再吸收2最初来自于，”莫根斯·莫根森说。

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