将捕获的碳转化为天然气可以提供具有成本竞争力的储能

太阳能和风能变化很大，具体取决于设施的日期、天气和位置。有时，它们可以产生比需要更多的电力，但在需求达到高峰时，它们也可能达不到要求。不幸的是，这些来源产生的任何额外能量经常被浪费，因为很少有方法可以充分长期储存它。为了改善美国的能源安全，美国既需要能源，也需要新颖的能源储存和分配方式。

在发表在《细胞报告可持续性》上的一项新研究中，劳伦斯利弗莫尔国家实验室 （LLNL） 的研究人员探索了如何使用活性二氧化碳捕获和转化 （RCC） 工艺来生产合成可再生天然气——一种化学形式的长期储能。

“RCC 不是从地下采购碳，而是能够将地上碳作为资源，”LLNL 科学家兼主要作者 Alvina Aui 说。“合成可再生天然气作为储能选项时，可以减少由风能和太阳能等能源的间歇性引起的电网不稳定。”

拟议的 RCC 工艺使用双功能材料将碳捕获和转化集成到一个平台中。这样，它就不需要传统的中间步骤——能源密集型二氧化碳净化。

“这种双重功能材料的特殊之处在于它包含执行二氧化碳捕获和转化所需的化学成分，”该项目的通讯作者兼首席研究员 LLNL 科学家 Simon Pang 说。“二氧化碳被捕获在材料中，然后在释放之前进行转化。这与单独的传统工艺不同，在传统工艺中，您将使用两种具有单一功能的不同材料。

在该过程的第二个转换阶段，多余的太阳能和风能开始发挥作用。来自这些来源的电力可用于将水分解成氢气和氧气。捕获的二氧化碳与氢气反应生成甲烷，甲烷是合成天然气的主要成分。这种甲烷可以以与传统天然气相同的方式和现有基础设施进行储存、分配和使用。

本出版物评估了 RCC 工艺的经济可行性，并提供了双功能材料需要满足的重要性能目标才能具有竞争力。它还提出了降低成本和提高流程效率的方法。

“我们与实验团队密切合作，详细了解潜在的化学成分和材料行为，以便进行建模，”Aui 说。“我们的综合方法使我们能够对 RCC 的潜力和局限性进行现实且公正的评估。”

在许多情况下，该团队发现 RCC 工艺比其他公用事业规模的长期储能解决方案更便宜，而且它是便携式和可调度的，因为天然气产品可以通过现有管道轻松运输。

与此同时，LLNL 的实验团队正在努力开发这种双功能材料，在实验室中执行拟议的 RCC 工艺，并与行业合作以扩大该技术的规模。