與電能網(wǎng)絡(luò)相比，利用現(xiàn)存的燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)更有利于太陽(yáng)能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化后的儲(chǔ)存和傳輸。荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)（TU/e）等離子體領(lǐng)域?qū)＜?，正在嘗試研究一項(xiàng)將可再生能源(以及二氧化碳)轉(zhuǎn)化為甲烷和甲醇的新技術(shù)。進(jìn)而為包括太陽(yáng)能和風(fēng)能在內(nèi)的可再生能源的遠(yuǎn)距離輸送提供一種新的可能。

　　與電能網(wǎng)絡(luò)相比，利用現(xiàn)存的燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)更有利于太陽(yáng)能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化后的儲(chǔ)存和傳輸。荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)（TU/e）等離子體領(lǐng)域?qū)＜?，正在嘗試研究一項(xiàng)將可再生能源(以及二氧化碳)轉(zhuǎn)化為甲烷和甲醇的新技術(shù)。進(jìn)而為包括太陽(yáng)能和風(fēng)能在內(nèi)的可再生能源的遠(yuǎn)距離輸送提供一種新的可能。

　　遠(yuǎn)離海岸線的巨型風(fēng)電廠和以及處于撒哈拉沙漠中的太陽(yáng)能電站能夠高效地生產(chǎn)出大量可再生能源?？上У氖?，不管是大洋中心還是沙漠腹地，當(dāng)?shù)貙?duì)電能的需求都很少。這些電能必須通過(guò)各種方式輸送到人口稠密的負(fù)荷中心。正如來(lái)自Alliander（荷蘭著名能源公司，配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商之一）公司的配電網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家所知，因?yàn)楹膿p巨大，電能的遠(yuǎn)距離傳輸并不容易。同時(shí)，將撒哈拉沙漠中所有太陽(yáng)能電站產(chǎn)生的電能產(chǎn)出輸送到歐洲，所需要的電纜溝槽寬度大約為兩公里。

　　利用現(xiàn)存的燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)解決能量輸送，看起來(lái)是個(gè)不錯(cuò)的想法。Alliander負(fù)責(zé)荷蘭包括埃因霍溫在內(nèi)的部分地區(qū)的燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)。兩條燃?xì)夤艿谰妥阋詫W洲和撒哈拉連接起來(lái)，同時(shí)荷蘭全國(guó)有完善發(fā)達(dá)的燃?xì)夤艿谰W(wǎng)絡(luò)，能夠儲(chǔ)存產(chǎn)生荷蘭全年100TWh用電量的巨量燃?xì)?。而要想長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存如此大容量的電能，幾乎是一個(gè)不可能的任務(wù)。

　　用燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)輸送新能源，這個(gè)計(jì)劃的最大挑戰(zhàn)是將太陽(yáng)能或者風(fēng)能轉(zhuǎn)化為一種高能量密度的氣體，比如轉(zhuǎn)化為甲烷，-天然氣的一種主要成分，而天然氣通過(guò)管道正被源源不斷地輸送到各地。技術(shù)上已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)利用電能生產(chǎn)甲烷，但是這個(gè)過(guò)程中的一步是將水電解，需要相當(dāng)復(fù)雜且昂貴的處理工藝。

　　生成甲烷還有另外一個(gè)方法，就是利用等離子體將二氧化碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳，后者反過(guò)來(lái)和水反應(yīng)可以生成甲烷?？稍偕娔苡脕?lái)為類(lèi)似微波爐原理的機(jī)器供電，進(jìn)而生成等離子體。通過(guò)這種迂回的過(guò)程，可以將太陽(yáng)能或者風(fēng)能間接地以甲烷方式儲(chǔ)存起來(lái)。當(dāng)電能到甲烷的轉(zhuǎn)化效率足夠高時(shí)，這種新的能源輸送方式的就十分明顯了：既避免了新的輸電線路的建設(shè)需要，也極大地減少了投資。

　　“我的第一反應(yīng)是:這不可能！”

　　作為一種有潛力的技術(shù)，去年夏天STW 和Alliander 公司共同決定資助利用等離子技術(shù)轉(zhuǎn)化二氧化碳這一項(xiàng)目。

　　該項(xiàng)目由荷蘭幾所大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)公司共同參與。“我的第一反應(yīng)是:這不可能！”參與到了其中兩個(gè)課題研究中的Van Dijk 博士和Peerenboon 博士起初這樣認(rèn)為。Van Dijk 博士承認(rèn)，在最初聽(tīng)到這個(gè)項(xiàng)目時(shí)感到十分吃驚：“我的第一反應(yīng)是: 這不可能。但

　　是之后當(dāng)我聽(tīng)說(shuō)Alliander 也在資助這一項(xiàng)目時(shí)，我意識(shí)到這應(yīng)該是一個(gè)嚴(yán)肅的想法。”慎重考慮后，他和Peerenboon 博士決定迎接這一項(xiàng)將具有廣泛社會(huì)影響的挑戰(zhàn)。

　　“兩個(gè)子項(xiàng)目的目標(biāo)都是利用等離子體從循環(huán)的二氧化碳制取甲烷”，Van Dijk博士說(shuō)到。“主要的區(qū)別就是水蒸氣加入的時(shí)機(jī)。“我們希望采用的等離子技術(shù)的本質(zhì)是：將二氧化碳分解為一氧化碳和氧氣。因?yàn)槎趸挤肿雍偷入x子體形成的電子流發(fā)生快速碰撞，前者獲取足夠的內(nèi)能后，將會(huì)釋放氧原子，“這相當(dāng)于是一個(gè)逆向燃燒過(guò)程”，這位等離子物理專(zhuān)家解釋道。“這也是為什么這項(xiàng)技術(shù)最重要的是需要在一氧化碳燃燒重新轉(zhuǎn)化為二氧化碳之前，將其與氧氣脫離。為了達(dá)到這一目標(biāo)，我們計(jì)劃采用薄膜技術(shù)。正因?yàn)槿绱耍瑏?lái)自屯特大學(xué)（-Twente University）的專(zhuān)家也參與到項(xiàng)目研究中來(lái)”。

　　在生成一氧化碳的時(shí)候，當(dāng)然希望損失的能量越少越好。“為了達(dá)到這一目標(biāo)，需要具有完美特性的等離子體”，Van Dijk 博士說(shuō)到。為了確定產(chǎn)生這種等離子體的最佳環(huán)境條件，來(lái)自荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)（TU/e）的研究人員將會(huì)把電腦仿真和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。“有太多的變量需要調(diào)節(jié)控制，所以必須將電腦仿真和實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，進(jìn)而推進(jìn)研究的深入。”

　　最后，由于這項(xiàng)技術(shù)將在實(shí)踐中大規(guī)模采用，這也對(duì)研究人員提出了更高的要求。“我們必須牢記整個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)化鏈。轉(zhuǎn)化過(guò)程不可能在長(zhǎng)期運(yùn)行在有大量一氧化碳釋放，同時(shí)沒(méi)用有氧氣分離方法的環(huán)境下。所以，同所有參與各方的定期討論就顯得相當(dāng)重要-比如包括Alliander 這樣的終端用戶。”

　　“等離子體和催化劑之間的相互作用機(jī)理還沒(méi)有完全研究透徹”

　　參與此次研究計(jì)劃的雖然都是來(lái)自荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)（TU/e）的學(xué)術(shù)人員，但研究策略稍有不同：Qi Wang 博士的研究計(jì)劃實(shí)際上并不包括制成甲烷，而是生產(chǎn)成液態(tài)甲醇燃料。但是，二者的第一步是相同的:即都是將二氧化碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳。“為了用一氧化碳生產(chǎn)甲醇，我們采用了我們工業(yè)合作伙伴方Evnoik 公司的技術(shù)，基本方法也是加入氫氣。加入合適的催化劑，我們就能夠高效的生產(chǎn)甲醇。”利用等離子體將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇并不是一個(gè)全新的想法，這位來(lái)自中國(guó)的研究人員解釋到。但是，這項(xiàng)工藝還沒(méi)有得到廣泛的研究，同時(shí)其效益迄今為止也很一般。“效益取決于等離子和催化劑之間的協(xié)同作用機(jī)理，遺憾的是現(xiàn)在對(duì)此還沒(méi)有研究透徹。此外，還沒(méi)有人知道如何將這項(xiàng)技術(shù)大規(guī)模利用到工業(yè)應(yīng)用級(jí)別。”

　　王博士未來(lái)幾年的研究目標(biāo)就是解決上面提到的難題。為此，她將和催化劑領(lǐng)域的專(zhuān)家-Hensen 教授和Toschi 教授緊密合作。“因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)跨學(xué)科領(lǐng)域的研究，所以我們必須和來(lái)著物理，化學(xué)等領(lǐng)域的學(xué)者保持溝通聯(lián)系。我對(duì)最后取得積極的成果充滿信心”，王博士最后補(bǔ)充道。

　　【李懋，荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)(Eindhoven University of Technology)研究生】