光催化CO2制備液態航空燃料系統

森朗儀器設計生產的光催化CO2制備碳氫燃料反應裝置，由進氣部分，進液部分，高壓光催化部分，產品收集部分與控制系統組成。光催化CO2制備碳氫燃料是一種利用光催化材料吸收光產生電子-空穴對，參與H2O和CO2氧化還原反應制碳氫燃料的技術。該技術由太陽能直接驅動，將CO2轉化為可直接利用的化學品，是助力碳達峰、碳中和的變革性技術。

光催化CO2制備液態航空燃料技術的高效、低成本運行受光吸收利用、光催化劑形貌結構、界面催化反應及傳質等因素影響，其內部能質傳輸是多時空尺度、多物理場耦合的復雜過程，需要從理論和應用兩方面結合多個學科展開系統研究。全流程能量傳遞和物質轉化之間的耦合匹配準則，為降低反應能耗、促進性能及產率提升甚至未來工業化大規模太陽能驅動CO2還原應用鋪墊道路。由于CO2分子熱力學十分穩定，導致光催化CO2還原制碳氫燃料需要更高的還原電位。光催化CO2還原的反應機理和路徑更為復雜，光生電子參與的多個還原過程中存在互相競爭，如產氫反應與CO2還原反應之間、CO2還原產物之間的競爭等。涉及光催化CO2還原過程制碳氫燃料的關鍵過程主要包括光吸收及利用、光生載流子的分離和轉移、表面催化CO2還原及水氧化反應、界面傳質等。針對目前光催化CO2還原過程中存在的CO2轉化效率低、單一產物選擇性差等瓶頸問題，光催化CO2還原基本原理和CO2轉化效率評估，結合近年來太陽能驅動水和CO2還原制碳氫燃料的研究進展，從光吸收拓展與利用、載流子分離強化、界面化學反應調控尤其是CO2還原及水氧化半反應優化、傳質強化四個方面深入討論了提高光催化CO2還原性能的優化策略。

關于光催化CO?制備碳氫燃料反應裝置的技術進展與設計要點總結：

1、裝置核心組件與功能：?氣體處理模塊，包含氣體儲存裝置（存儲CO?與H?）、進氣閥和氣體收集裝置，支持高壓氣固相反應以提高轉化效率。可配置裝置直接捕集空氣（0.03%-0.04% CO?）進行反應，避免高能耗濃縮步驟。?光催化反應器,采用世紀森朗LC系統光催化反應釜，催化劑床層（如TiO?-石墨烯復合、介孔ZnGa?O?等），通過晶面調控和異質結設計優化光吸收與載流子分離。 配置噴氣砂芯或流化床結構強化氣-固接觸，提升CO?吸附與還原效率。?溫控與能量系統，集成冷卻循環系統，維持反應溫度穩定（如室溫至中溫）以降低能耗。結合風-光互補發電設備或太陽能聚光器供電，實現能源自持與低碳運行。

2、高壓光催化反應器、可高壓催化CO?加氫生成甲醇，量子效率與穩定性滿足工業化需求。通過光源布局優化光分布，顯著提升CO?還原為多碳產物的選擇性（如乙烷、乙烯）。

3、集成化工藝與優化策略 ?光-費托合成耦合，將光催化產出的合成氣（CO/H?）輸入費托合成反應器，通過工藝制備液態航空燃料（如柴油、汽油）。高溫費托（HTFT）與低溫費托（LTFT）技術結合，實現產物多元化與高附加值轉化。?智能控制系統? 溫度計、氣壓計等傳感器實時監測反應條件，通過智能控制器動態調節氣體流量與光源強度。

光催化CO2制備液態航空燃料系統，關于現存挑戰與改進方向，?效率瓶頸? 低濃度CO?光還原動力學緩慢，?規模化障礙，催化劑規模化制備成本高（如貴金屬負載型材料），需推進非貴金屬（如Cu-Mo?C）及介孔結構低成本合成工藝。?系統協同性? 需強化光-熱耦合設計，減少傳質與能量損失，探索分布式小型化裝置應用場景。實現實驗室級高效CO?轉化，推動光催化裝置在碳中和技術中的應用。