尋找實(shí)現(xiàn)凈零排放的可靠途徑：擴(kuò)大新興電氣化技術(shù)的挑戰(zhàn)

化學(xué)與材料工程教授阿德南·汗 (Adnan Khan) 在過(guò)去 15 年里一直致力于開(kāi)發(fā)可持續(xù)技術(shù)，旨在使我們的能源系統(tǒng)脫碳。 “這是我們今天面臨的最重要的挑戰(zhàn)。我們要把這個(gè)歸功于我們的子孫后代，”他說(shuō)。

但說(shuō)我們需要轉(zhuǎn)變我們的能源系統(tǒng)是一回事，而弄清楚如何以具有成本效益和可持續(xù)的方式實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)又是另一回事。

為了提供幫助，汗創(chuàng)建了能源轉(zhuǎn)型實(shí)驗(yàn)室，目標(biāo)是開(kāi)發(fā)和分析新型材料、技術(shù)和加拿大實(shí)現(xiàn)凈零排放的可靠轉(zhuǎn)型途徑。

Khan 表示，可信度問(wèn)題對(duì)于他的 10 人實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，該實(shí)驗(yàn)室采用系統(tǒng)級(jí)分析來(lái)檢驗(yàn)新技術(shù)或解決方案最終是否會(huì)幫助或阻礙能源轉(zhuǎn)型的總體目標(biāo)。

“在投入資金、精力和時(shí)間開(kāi)發(fā)新材料和工藝之前，我們需要了解以實(shí)際或工業(yè)規(guī)模設(shè)計(jì)的工廠將如何運(yùn)作，”他說(shuō)。 “很難理解工業(yè)流程的挑戰(zhàn)。”

這種對(duì)工業(yè)規(guī)模過(guò)程的錯(cuò)誤計(jì)算是他的團(tuán)隊(duì)最近在《自然催化》雜志上發(fā)表的一篇論文的基礎(chǔ)。這篇文章表明，一種意圖良好的新興電氣化技術(shù)旨在幫助化學(xué)行業(yè)脫碳——占化學(xué)行業(yè)的百分之二全球排放量——實(shí)際上會(huì)增加能源使用和成本。

“利用電氣化實(shí)現(xiàn)行業(yè)脫碳是朝著正確方向邁出的一步，但研究人員目前正在追求的技術(shù)可能會(huì)帶來(lái)重大挑戰(zhàn)，”汗說(shuō)。

該技術(shù)基于堿性電催化系統(tǒng)，可以通過(guò)可再生電力為化學(xué)生產(chǎn)提供動(dòng)力。這些系統(tǒng)采用高 pH 值或高堿度的堿性溶液來(lái)加速涉及電力的化學(xué)反應(yīng)。

該團(tuán)隊(duì)闡明了開(kāi)發(fā)基于該技術(shù)的工業(yè)流程所面臨的挑戰(zhàn)，特別是下游產(chǎn)品分離。為此，他們模擬了工業(yè)流程，并使用內(nèi)部開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)模型進(jìn)行了分析。

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