水變油,確實(shí)有嚴(yán)肅科學(xué)路徑了。
愛因斯坦母校瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊,近完成了一次轟動性科研實(shí)驗(yàn),只需要陽光、空氣中的二氧化碳和水,就能煉出真正可用于燃油車的汽油,并且不需要任何發(fā)動機(jī)改裝。

△圖源:Synhelion官網(wǎng)
這項(xiàng)技術(shù),已經(jīng)在其建造的工廠內(nèi)成功驗(yàn)證,生產(chǎn)出的汽油也已被灌進(jìn)了燃油車上路。
一旦能大規(guī)模量產(chǎn),改變的不僅是石油的成本,能源格局,更可能是人類未來。
所以究竟是一項(xiàng)怎樣的研究?
如何把陽光“裝進(jìn)油箱”?
新進(jìn)展來自一家名為Synhelion的清潔技術(shù)公司,整個團(tuán)隊來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院。
他們推出的這項(xiàng)太陽能技術(shù),并不是傳統(tǒng)的太陽能板發(fā)電,而是熱能驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)。
具體來說,他們在德國于利希市建成了全球首座工業(yè)規(guī)模的太陽燃料工廠,取名DAWN,寓意為“黎明”。
選址在于利希,也是因?yàn)檫@里有歐洲大的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)之一——于利希研究中心。其研究方向主要聚焦物質(zhì)結(jié)構(gòu)、能源、信息、運(yùn)輸航天等,特別在核物理、太陽能電池、燃料電池等方面的研究處于世界前沿。

△DAWN工廠
Synhelion打造的產(chǎn)油系統(tǒng)分為三部分:
第一部分吸入環(huán)境空氣,利用吸附作用將二氧化碳和水吸出,并通過管道將其輸送到第二部分。
第二部分是一個反應(yīng)器,內(nèi)部是由氧化鈰制成的陶瓷結(jié)構(gòu)。
生物質(zhì)和水等原材料進(jìn)入這一部分,轉(zhuǎn)化為氫氣和一氧化碳等,也就是合成氣。
這一過程需要大量的熱。Synhelion的方法是,通過一整套由AI校準(zhǔn)的定日鏡陣列(類似于超大反光鏡,常用于太陽能光熱發(fā)電站),把陽光集中到一座中央塔樓上。

塔頂?shù)膶S媒邮掌鳎瑫贿@束超級光柱加熱到超過2700華氏度(約1482攝氏度),比火山噴發(fā)的巖漿還燙。
合成氣被收集后,通過漏斗被輸送到第三個部分。在那里經(jīng)過一步轉(zhuǎn)化,就變成了液態(tài)的“合成原油”。

后,合成原油被送往傳統(tǒng)的煉油廠,提煉成可以直接使用的汽油、柴油和航空煤油,不用對發(fā)動機(jī)進(jìn)行任何改裝。
那晚上沒有太陽怎么辦?
存起來。
Synhelion為此配套研發(fā)了熱能儲存系統(tǒng)(TES),在白天儲存熱量,晚上釋放熱量,全天候支持反應(yīng)裝置運(yùn)行。

Synhelion宣稱,他們的系統(tǒng)比同等電池儲能系統(tǒng)便宜10倍,且避開了對鈷、鎳等稀有金屬的依賴。
在合成燃料領(lǐng)域,也有其他玩家在嘗試,不過大多是利用風(fēng)能制氫再轉(zhuǎn)燃料。
而Synhelion是目前唯一實(shí)現(xiàn)工業(yè)級太陽能燃料制造的玩家,并已具備大規(guī)模部署的條件。
這是一個聽起來很瘋狂的路線,但其項(xiàng)目實(shí)際不是紙上談兵,其背后團(tuán)隊也并非籍籍無名。
Synhelion是誰?
Synhelion成立于2016年,孵化自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院——這是瑞士的頂尖學(xué)府,在QS 2025排名中超越帝國理工、牛津的全歐洲第一。
兩位聯(lián)合創(chuàng)始人兼聯(lián)合CEO、公司的首席技術(shù)官,都是這所學(xué)校的博士。
前兩位創(chuàng)始人,一位名為詹盧卡·安布羅塞蒂(Gianluca Ambrosetti),是這所學(xué)校的物理學(xué)/納米技術(shù)博士,在聚光太陽能和光伏行業(yè)有近20年的工作經(jīng)驗(yàn)。

△詹盧卡·安布羅塞蒂
另一位名為菲利普·富勒(Philipp Furler),是蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的機(jī)械工程/太陽能熱化學(xué)博士。
他在高溫太陽能化學(xué)和反應(yīng)堆工程領(lǐng)域擁有十多年的經(jīng)驗(yàn),曾擔(dān)任國際能源署SolarPACES技術(shù)項(xiàng)目太陽能化學(xué)研究的運(yùn)營代理。

△菲利普·富勒
加入Synhelion之前,他還是蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院衍生公司——Sunredox的創(chuàng)始人,該公司在2018年被Synhelion收購。
而首席技術(shù)官菲利普·古德(Philipp Good),同樣是蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的機(jī)械工程博士。
他在高溫太陽能接收器的設(shè)計、建模、工程和實(shí)驗(yàn)測試,以及太陽能聚光器的光學(xué)對準(zhǔn)、特性描述和操作方面擁有十多年的經(jīng)驗(yàn)。

△菲利普·古德
而Synhelion的誕生,始于蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的一個瘋狂想法。
正常情況下,汽油完全燃燒主要會產(chǎn)生水和二氧化碳,并放出大量的熱;不完全燃燒,可能還會產(chǎn)生一氧化碳、氮氧化物等等。
隨著氣候變化的問題日益凸顯,“碳排放”正成為全球長期關(guān)注的話題。如何減少二氧化碳排放,已經(jīng)是能源行業(yè)重要的研究方向。
蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院對此提出了一個觀點(diǎn):能不能實(shí)現(xiàn)“逆向燃燒”?
也就是說,如果把燃燒的產(chǎn)物聚集起來,能否通過一定手段還原為燃油呢?

這本來只是實(shí)驗(yàn)室中的一個猜想,但在反復(fù)研究和驗(yàn)證下,還真讓他們做成了。
2016年,學(xué)校內(nèi)部組建起了一支知識儲備相當(dāng)豐富的隊伍,將這項(xiàng)太陽能燃油技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室搬進(jìn)了工廠,終實(shí)現(xiàn)了落地。
據(jù)Synhelion介紹,他們?nèi)ツ?月啟用的全球首個工業(yè)太陽能燃料生產(chǎn)工廠DAWN,如今已投入運(yùn)營。
那么現(xiàn)在問題來了,這種太陽能汽油,啥時候才能用上呢?
啥時候能開上太陽能油車?
雖然目前距離全面量產(chǎn)還有一段路,但Synhelion已經(jīng)給出了很有說服力的實(shí)車驗(yàn)證。
公司核心技術(shù)的奠基人,蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院教授阿爾多·斯坦菲爾德教授(Aldo Steinfeld),親自騎著一輛由太陽能汽油驅(qū)動的哈雷摩托上路試駕。

不久前的宣傳片里,團(tuán)隊還開著一輛1985年的奧迪四驅(qū)跑車Sport Quattro,使用這種太陽能燃料爬上阿爾卑斯山著名的富爾卡山口。
他們還強(qiáng)調(diào),這臺經(jīng)典五缸渦輪發(fā)動機(jī),完全未作任何改裝,動力和性能絲毫不受影響。

但現(xiàn)在橫亙在面前的還有一個很“骨感”的現(xiàn)實(shí)問題,就是成本。
以目前技術(shù)水平,太陽能汽油的生產(chǎn)成本仍遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)汽油。
如果沒有政府碳稅政策、補(bǔ)貼或企業(yè)碳中和采購,這項(xiàng)技術(shù)可能還不足以支撐市場化競爭。
正因如此,Synhelion遲遲沒能推進(jìn)大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)。DAWN工廠目前還只是處于驗(yàn)證規(guī)模階段的“樣板間”,年產(chǎn)量僅幾千加侖(英制1加侖≈4.546升),杯水車薪。
雖然計劃今年開建更大規(guī)模的生產(chǎn)設(shè)施,2027年規(guī)?;慨a(chǎn),但當(dāng)前的進(jìn)度,離真正滿足市場需求還有漫漫長路要走。

不過,他們也在努力。
Synhelion的熱能路線,避開了電解水、儲氫等一系列高能耗環(huán)節(jié),理論上能效更高、系統(tǒng)更簡潔、擴(kuò)展更容易。
如果能成功實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、模塊化建設(shè),那么未來的油車才算有了保命的關(guān)鍵底牌。
而好消息是,Synhelion的太陽能燃料正在覆蓋各個交通運(yùn)輸領(lǐng)域,例如汽車、船舶、航空等,并都已完成了實(shí)際應(yīng)用演示。

進(jìn)展突出的是航空領(lǐng)域,如今,Synhelion已經(jīng)和瑞士國際航空、漢莎航空等多家公司和機(jī)構(gòu)合作。
去年12月,蘇黎世機(jī)場還與其簽署了為期五年的太陽能燃料承購協(xié)議,承諾自2027年起,蘇黎世機(jī)場將每年將向Synhelion購買3萬升太陽能柴油,供機(jī)場內(nèi)的客車使用。
這些可以在一定程度上說明,Synhelion的技術(shù)路線正在獲得更多認(rèn)可,未來獲得政策和資本市場的資源傾斜也未嘗不可能。

另外,針對汽車這一領(lǐng)域,Synhelion明確表示,公司的太陽能技術(shù)不是為了和電動汽車抗衡,更不是要阻止電動化趨勢。
他們的目標(biāo),是為現(xiàn)有保有量巨大的燃油車隊——尤其是轎車、卡車和充滿情懷的老爺車——提供一個“綠色延壽”的解決方案。
一句話總結(jié)就是——
既然不是所有人都能一夜換電車,那何不讓油車也能可持續(xù)呢?
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