دانشمندان آمریکایی با استفاده از انرژی خورشیدی، گاز مصنوعی تولید کردند

محققان در آزمایشگاه ملی Pacific Northwest در ریچلند واشنگتن پایتخت آمریکا امیدوارند که تا تابستان امسال آزمایشی را انجام دهند که می‏تواند میزان گاز طبیعی به کار رفته در صنایع را برای تولید انرژی الکتریکی مورد نیاز کاهش داده و انتشار گازهای گلخانه ‏ای را تا 20 درصد کم کند.

کد خبر: ۱۱۵۵۵۵۷

تاریخ: ۱۰ تير ۱۳۹۲ - ۱۲:۱۲

به گزارش گروه دانش خبرگزاری دانا (دانا خبر)، رابرت وگنگ مسئول تحقیق در این پروژه گفت: ما می ‏توانیم میزان انتشار دی اکسید کربن را کاهش دهیم در حالی که به مصرف‏کننده آسیبی نرسد. این سیستم ترکیبی از عملکرد مهندسی شیمی و مهندسی مکانیک است. اگرچه این چرخه در هر محلی که نور خورشید بیشتر باشد بهتر کار می‏کند اما با توجه به تحقیقات انجام شده، در مکان‏هایی که گاز طبیعی نسبتا گران است و یا هزینه‏هایی برای کاهش دی اکسید کربن پرداخته می‏شود، باارزشتر خواهد بود.

هزینه در نظر گرفته شده برای این پروژه، با استفاده از طرح های انگیزاننده دولت فدرال، 4.5 میلیون دلار در نظر گرفته شد که متخصصان می‏گویند هنوز به طور کامل این پروژه تامین هزینه نشده است. روند مربوط به این پروژه هنوز چند گام مهم از تکمیل ظرفیت اجرایی شدن و پیشرفت فاصله دارد.

استفاده از گرمای خورشید برای تولید برق به سال 2007 برمی گردد و بسیار جدید است. در آن زمان شرکت ها مشغول ساخت نیروگاه هایی با آینه های چندبعدی بودند تا با استفاده از آنها، آب را به جوش آورده و با بخار حاصل از آن توربین را بچرخانند. در استرالیا، شرکت آروا، نیروگاهی ساخت که به کاهش زغال مورد نیاز برای تولید برق کمک زیادی می کرد و روند کارش به این صورت بود که آب قبل از اینکه توسط گرمای سوختن زغال به بخار تبدیل شود در مراحل قبلی ابتدا توسط گرمای خورشید گرم می‏شد و سپس وارد چرخه می شد.

اما روند مربوط به سیستم جدید به این صورت است که انرژی خورشیدی در قالب شیمیایی ذخیره شده و با استفاده از گرمای خورشید، مولکول های گاز طبیعی (4 اتم هیدروژن و یک اتم کربن) و آب (دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن) به اتم های تشکیل دهنده، شکسته شده و مجددا به شکل سوختی در می آیند که بهتر می سوزد: مونو اکسید کربن و هیدروژن خالص. نتیجه دی اکسید کربن هم خواهد داشت که گازی سنگین است.

این مخلوط، گاز مصنوعی خوانده می شود که ساختاری بسته و معمولی دارد و نتیجه فرآیندی شیمیایی است. ولی برای تولید این گاز مصنوعی نیاز به انرژی خواهد بود که معمولا از سوختن گاز طبیعی تامین می شود. در طرح آزمایشگاه ملی Pacific Northwest  انرژی مورد نیاز برای تولید گاز مصنوعی از انرژی خورشید می آید. نور خورشید بر روی بشقاب آینه ای (شبیه قسمت بالای چتر) می تابد و سپس روی نقطه ای متمرکز می شود که مربوط به دسته آن چتر است. به این ترتیب آب و گاز طبیعی تا 700 درجه سیلسیوس (1300 درجه فارنهایت) گرم می شود. یک کاتالیزور، مولکول ها را به اجزای ساخته شده می شکند و اتم ها دوباره با هم ترکیب می شوند و ترکیب مورد نظر شکل می گیرد.

مسئولان آزمایشگاه می گویند که بازده این پروسه را بهبود داده اند. اما آنها یک ابداع دوم نیز معرفی کرده اند و آن این است که قبل از ارسال گاز مصنوعی به توربین برای سوختن و انجام واکنش، با استفاده از نوعی تبادل کننده حرارتی مقداری از گرمای گاز را خارج کرده و در فرآیند شیمیایی از آن حرارت استفاده می کنند که سبب بهبود بازده تاثیر گرمای خورشیدی در فرآیند شده است. به گفته میشاییل ای وبر، پروفسور مکانیک در دانشگاه تگزاس در آستین، این تکنولوژی می تواند در جاهایی مثل ژاپن که هزینه های گاز طبیعی بالاتر است اقتصادی تر باشد.