Uus reaktor on ka väiksem, odavam ja tõhusam kui olemasolev fossiilkütustel põhinev tehnoloogia. Lisaks lubatakse kinnipüütud CO2 kütuseks muuta.
Tööstuse heitekogused on tohutud. Näiteks USA tööstusprotsessid tekitavad ligi kolmandiku riigi süsinikdioksiidi heitkogustest – seda on rohkem kui USA sõidu- ja veoautode ning lennukite aastaheide kokku. Tööstuse saastakoguse suuremat sorti kahandamine on keeruline, kuid siiski tehtav ja äärmiselt oluline.
Stanford Engineering teadlased näitasid uut tüüpi termokeemilist reaktorit, mis on võimeline tootma tohutul hulgal soojust, mis on vajalik paljude tööstuslike protsesside jaoks. Reaktoris kasutatakse fossiilkütuste põletamise asemel elektrit. Eriti hea oleks, kui see on taastuvelekter. Uus reaktor on ka väiksem, odavam ja tõhusam kui olemasolev fossiilkütustel põhinev tehnoloogia.
Elektrienergia reaktorisiseseks soojuseks muundamise efektiivsus on üle 85%.
“Meil on termokeemiliste protsesside jaoks elektrifitseeritud ja skaleeritav reaktorite infrastruktuur, millel on ideaalsed omadused kütteks ja soojusülekandeks,” ütles Stanfordi elektrotehnika dotsent ja uuringu vanemautor Jonathan Fan. “Põhimõtteliselt viime reaktori jõudluse füüsiliste piirideni ja kasutame selle toiteks rohelist elektrit.”
Reklaam
1,8-liitrine, ka kõige väiksemasse kööki mahtuv ning kaasaskantav minireisipliit- elektriline auruti Audecook Hot Pot! Multifunktsionaalne, nakkumatu ja asendamatu abimees praadimiseks/hautiseks/aurutamiseks/vokkimiseks, ideaalne rameni nuudlite/pasta/muna/supi/pudru/ühe-kahe-inimese-dieettoidu jaoks! Sobib väga hästi üksikutele ja väikestele peredele! Saab kasutada väikeste korterite köökides, kontorites, ühiselamutes, hotellides, reisides, telkides ja haagissuvilates. Oma elegantse välimuse ja ainulaadse disainiga on see elektripliit ideaalne kingitus ka perele ja sõpradele, kes armastavad süüa teha.
Soojendab toitu ühtlaselt ja lõpetab kuumutamise kiiremini kui tavalised potid. Lülitab ohutuse tagamiseks automaatselt voolu välja ülekuumenemise korral.
ROOSTEVABA! LIHTNE PUHASTADA JA ERGONOOMILINE DISAIN!
Reaktorit köetakse induktsiooniga
Enamikes standardsetes termokeemilistes reaktorites põletatakse fossiilseid kütuseid, et soojendada vedelikku, mis seejärel voolab reaktorist torudesse – analoogselt katlaga, mis saadab kuuma vett vana maja malmradiaatoritesse. Selleks on vaja küllaltki suurt infrastruktuuri ja teekonnal on palju võimalusi soojuse kaotamiseks. Kuid uus reaktor on parema isolatsiooniga ja vesi palju kõrgema temperatuuriga.
Uus reaktor kasutab soojuse genereerimiseks magnetinduktsiooni – sama protsessi, mida kasutatakse induktsioonpliitides. Selle asemel, et soojust torude kaudu transportida, tekitab induktsioonkuumutus soojust reaktori sees, kasutades ära elektrivoolu ja magnetvälja vastasmõju. Kui soovite näiteks terasvarrast induktiivselt soojendada, võite selle ümber mähkida traadi ja juhtida vahelduvvoolu läbi mähise. Vool loob võnkuva magnetvälja, mis omakorda indutseerib voolu terases. Ja kuna teras ei ole täiuslik elektrijuht, muutub osa sellest voolust soojuseks. See meetod soojendab tõhusalt kogu terasetükki korraga, mitte ei ürita “suruda” soojust väljastpoolt sissepoole.
Kõrge sagedusega vool ja eriti halvad “aukudega” elektrijuhid
Induktsioonkütte kohandamine keemiatööstuse jaoks ei ole nii lihtne kui lihtsalt kuumuse suurendamine. Tööstuslikud reaktorid peavad kolmemõõtmelises ruumis soojust looma ja jaotama ühtlaselt ning olema keskmisest pliidiplaadist palju tõhusamad. Teadlased leidsid, et nad saavad efektiivsust maksimeerida, kasutades eriti kõrge sagedusega voolu koos reaktori materjalidega, mis on eriti halvad elektrijuhid.
Teadlased kasutasid vajaliku voolu tootmiseks uut suure tõhususega elektroonikat, mille töötas välja elektrotehnika dotsent ja uuringu kaasautor Juan Rivas-Davila. Seejärel kasutasid nad seda voolu oma reaktori südamikus halvasti juhtiva keraamilisest materjalist kolmemõõtmelise võre induktiivseks soojendamiseks. Fan ütles, et võre struktuur on sama oluline kui materjal ise, kuna võre tühimikud alandavad kunstlikult elektrijuhtivust veelgi. Ja need tühimikud saab täita katalüsaatoritega – materjalidega, mida tuleb keemiliste reaktsioonide käivitamiseks kuumutada. See muudab soojusülekande veelgi tõhusamaks ja tähendab, et elektriga töötav reaktor võib olla palju väiksem kui traditsioonilised fossiilkütustel töötavad reaktorid.
Kogu tööstuse elektrifitseerimine
“Kuumutate suure pindalaga struktuuri, mis asub otse katalüsaatori kõrval nii, et teie tekitatav soojus jõuab keemiliste reaktsioonide käivitamiseks väga kiiresti katalüsaatorisse, ” ütles Fan. “Lisaks lihtsustab see kõike. Te ei kanna soojust edasi kuskilt mujalt ja ei kaota teel osa, teil ei ole ühtegi toru, mis läheb reaktorisse või sealt välja – saate selle täielikult isoleerida. See on energiahalduse ja kulude seisukohast ideaalne.”
CO2 tehakse kütuseks
Teadlased kasutasid reaktorit keemilise reaktsiooni käivitamiseks, mida nimetatakse vee-gaasi nihkereaktsiooni pöördreaktsiooniks, kasutades uut jätkusuutlikku katalüsaatorit, mille töötas välja Stanfordi keemiaprofessor ja artikli kaasautor Matthew Kanan. Reaktsioon, mis nõuab kõrget kuumust, võib muuta kinnipüüdtud süsinikdioksiidi väärtuslikuks gaasiks, mida saab kasutada säästvate kütuste loomiseks. Kontseptsiooni tõestamise demonstratsioonil oli reaktori efektiivsus üle 85%, mis näitab, et see muutis peaaegu kogu elektrienergia kasutatavaks soojuseks. Reaktor näitas ka ideaalseid tulemusi keemilise reaktsiooni hõlbustamiseks – süsinikdioksiid muudeti prognoositud kiirusega gaasiks, mida uute reaktorikonstruktsioonide puhul sageli ei juhtu.
Tööstus muutub oluliselt energiatõhusamaks ja vähemsaastavamaks
“Kui me muudame need reaktorid veelgi suuremaks või töötame veelgi kõrgematel temperatuuridel, muutuvad need lihtsalt tõhusamaks, ” ütles Fan. “See on elektrifitseerimise lugu – me ei püüa lihtsalt olemasolevat asendada, vaid loome veelgi paremat jõudlust.”
Fänn, Rivas-Davila, Kanan ja nende kolleegid töötavad juba uue reaktoritehnoloogia laiendamise ja selle potentsiaalsete rakenduste nimel. Nad kohandavad samu ideid süsinikdioksiidi kogumiseks ja tsemendi tootmiseks mõeldud reaktorite kavandamiseks ning teevad koostööd nafta- ja gaasitööstuse tööstuspartneritega, et mõista, mida need ettevõtted selle tehnoloogia kasutuselevõtuks vajavad. Samuti viivad nad läbi majandusanalüüse, et mõista, millised näeksid välja kogu süsteemi hõlmavad jätkusuutlikud lahendused ja kuidas saaks neid soodsamaks muuta.
“Lisaks dekarboniseerimisele annab elektrifitseerimine meile võimaluse luua uus infrastruktuur, murdes läbi olemasolevatest kitsaskohtadest ning vähendades ja lihtsustades seda tüüpi reaktoreid,” ütles Fan. “Tööstuslik dekarboniseerimine nõuab süsteemi tasemel uusi lähenemisviise ja ma arvan, et me alles alustasime oma tööga.”
Loe uuringut: https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(24)00346-5
Loe ka Leiti uus viis saada fosforit toidujulgeoleku tagamiseks
Tõnu Tiit võttis selle kokku nii: Stanfordi uus termokeemiline reaktor kasutab elektrit soojusallikana, et toota keemilisi aineid, näiteks kütuseid ja väetisi, efektiivsemalt ja väiksema süsinikujalajäljega. See reaktor põhineb uudsel tehnoloogial, mis erineb traditsioonilistest meetoditest, kus soojus saadakse tavaliselt fossiilkütuste põletamisel. Elektri kasutamine võimaldab täpsemalt kontrollida keemilisi reaktsioone ja viib reaktori kõrgemale efektiivsusele, vähendades samal ajal süsinikuheitmeid. See on oluline samm keemiatööstuse süsinikuneutraalseks muutmisel. Stanfordi reaktori puhul 85% efektiivsus ei tähenda elektri muutmist soojuseks, vaid kogu süsteemi, sealhulgas soojusülekande, keemiliste reaktsioonide ja energia kasutamise üldisele tõhususele. See tähendab, et 85% kogu elektrienergiast, mis süsteemi siseneb, kasutatakse tegelikult keemiliste reaktsioonide läbiviimiseks ja toodete valmistamiseks. See näitaja on umbes 25% parem võrreldes traditsioonilise tehnoloogiaga.