能源转型的成功成果在很大程度上依赖于开发超清洁、可再生、低碳排放的替代燃料解决方案。必须更换的燃料包括液化石油气(LPG)和柴油,这些燃料经常用于车辆和供暖。二甲醚(DME)是一种很有前途的替代燃料。与目前的化石燃料不同,二甲醚的排放量较低,而且可以再生生产。


然而,目前的二甲醚生产工艺在利用生物质或二氧化碳生产可再生二甲醚时受到了限制,尤其是在处理蒸汽过程中存在问题。在他的博士研究中,Jasper van Kampen开发了一种生产二甲醚的新方法。


​研究人员利用水来制造未来的可再生燃料


能源转型的核心是提供清洁、可再生和低碳燃料。一种候选燃料是二甲醚(DME),这是一种容易液化和运输的无色气体。虽然二甲醚传统上是由天然气制成的,但它可以从CO2和H2中再生。最重要的是,二甲醚在性质上与液化石油气(LPG)相似,这意味着二甲醚可以用于现有的液化石油气基础设施。作为一种燃料,它可以在压缩点火发动机中取代柴油,也可以在火花点火发动机中与LPG混合使用。


可再生的问题


通常,二甲醚是由天然气中获得的合成气(CO和H2的混合物)制成的,二氧化碳是主要的副产物。使用可再生能源,如以前排放的二氧化碳或富含二氧化碳的生物基材料似乎是一个更好的方法,但目前的工艺只制造少量二甲醚。另外,用于生产二甲醚的H2可以从蒸汽中获得,但蒸汽的有效处理存在问题。


在他的博士研究中,Jasper van Kampen探索了如何通过使用沸石材料捕获蒸汽来提高可再生二甲醚的生产,沸石材料是一种可以捕获特定分子的矿物。他用一种被称为吸附增强二甲醚合成(SEDMES)的方法实现了这一目标。关键的是,他在与工业相关的测试条件下调查和验证了该技术。


用海绵除去蒸汽


从根本上说,SEDMES是一种制造DME的新方法。它是基于去除水的固体吸附剂,作为一个海绵吸收水。与传统的二甲醚生产方法相比,用这种方法去除水可以确保不产生二氧化碳。相反,之前排放的二氧化碳和捕获的水可以转化为可再生的二甲醚。


在他的项目工作期间,van Kampen处理了几个重要的方面,包括材料,吸附过程,催化和反应器工程,和先进的模型。他的研究导致了一个动态反应器模型,允许升级的SEDMES技术和预测大规模二甲醚合成。重要的是,这项研究中取得的重大进展可以在能源转型中发挥重要作用,化石燃料和化学品必须被可再生原料产品取代。

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