【所属领域】
新能源与节能
【技术背景】
世界能源需求预计在未来 20 年内会增长 40％，到 2050 年将翻倍。从石油中提取的液体燃料在能源消费量中占有最大份额（37％），其中大部分用于交通运输。而化石燃料使用过程中排放的大量二氧化碳被认为是加速全球气候变化的主要驱动因素。利用有机固体废弃物制取燃油是一种具有可持续性的生产化石燃料低碳替代品的方法。有机固体废弃物气化是其当前能源化利用的主要途径之一，可将有机固体废弃物转化为富 H2 的合成气，用作气体燃料，或者合成液体燃料和化工产品。然而，驱动气化反应需要足够高的温度，这通常会耗费大量原料（20％至 30％）用于燃烧供热或者额外补充化石燃料供热。 此外，传统有机固体废弃物气化反应温度为 800-900℃，产生的合成气被气化介质稀释、热值低 (~5-11.5 MJ/m3 )、焦油含量高，无法满足现代能源以及化工生产的需求。
通过控制太阳能聚光器的大小和太阳能接收器的材料来获得不同的高温条件（800-2000℃），聚光太阳能能够满足气化反应的热源要求。相比于传统气化技术，聚光太阳能气化技术具有许多优点：（1）不需要燃烧部分燃料供热，因而可以将所有原料升级为有用的合成气；（2）产气不会被过量 的 CO2 和 N2 稀释，也不会被其他燃烧副产品污染；（3）产品所含能量大于原料所含能量；（4）单位质量原料的燃料产量接近传统气化的两倍；（5）太阳能以化学能这种较为稳定的形式被储存在产物中，可以按照与传统化石燃料相同的方式按需运输和消耗；（6）投入工业生产所需要的土地相对较少，为传统工艺的二分之一左右。
【成果介绍】
针对太阳能的瞬时性、反应器内热传递特性差以及工艺过程中会产生焦炭和焦油等二次产物的相关问题，本成果提出了利用聚光太阳能熔融盐蓄热气化工艺制备高能量值、高品质合成气，然后通过费托合成工艺进一步加工成液体燃料的生产方式，此方法与传统技术相比能量转化效率提高 25-35%，并且提升了燃油品质。生产工艺流程如下：
【专家介绍】
曾阔，副教授，深圳华中科技大学研究院研究员，博士生导师，湖北省青年拔尖人才，“3551 光谷人才计划”创业人才。2016年 4月毕业于法国国家科学研究中心，获能源与环境专业博士学位。主要从事太阳能光热驱动含碳物料热化学转化研究与中高温储热装置设计开发，近五年主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金国际合作与交流项目、国家自然科学青年基金项目、国家重点研发计划国合专项课题，参与国家重点研发计划项目2项。近年来在国际权威SCI期刊上以第一或通讯作者发表论文40 余篇，其中 JCR 一区30余篇，全部论文SCI 他引1500 余次，个人H因子 25 (Web of Science)。合著 Elsevier英文专著1部，Solar Energy邀稿综述1篇。以第一发明人授权发明专利12 项，国际会议口头报告10余次，获得 2016 年教育部“国家优秀留学生奖学金”。现任Frontiers in Energy Research（IF:4.008）副主编和Journal of Renewable Materials（IF:1.67）期刊客座编辑，受邀担任The 9th International Conference on Engineering for Waste and Biomass Valorisation国际会议分会主席和科学委员会委员。
