太陽能和風能變化很大，具體取決于設施的日期、天氣和位置。有時，它們可以產生比需要更多的電力，但在需求達到高峰時，它們也可能達不到要求。不幸的是，這些來源產生的任何額外能量經常被浪費，因為很少有方法可以充分長期儲存它。為了改善美國的能源安全，美國既需要能源，也需要新穎的能源儲存和分配方式。

在發表在《細胞報告可持續性》上的一項新研究中，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 （LLNL） 的研究人員探索了如何使用活性二氧化碳捕獲和轉化 （RCC） 工藝來生產合成可再生天然氣——一種化學形式的長期儲能。

“RCC 不是從地下采購碳，而是能夠將地上碳作為資源，”LLNL 科學家兼主要作者 Alvina Aui 說。“合成可再生天然氣作為儲能選項時，可以減少由風能和太陽能等能源的間歇性引起的電網不穩定?！?/p>

擬議的 RCC 工藝使用雙功能材料將碳捕獲和轉化集成到一個平臺中。這樣，它就不需要傳統的中間步驟——能源密集型二氧化碳凈化。

“這種雙重功能材料的特殊之處在于它包含執行二氧化碳捕獲和轉化所需的化學成分，”該項目的通訊作者兼首席研究員 LLNL 科學家 Simon Pang 說?！岸趸急徊东@在材料中，然后在釋放之前進行轉化。這與單獨的傳統工藝不同，在傳統工藝中，您將使用兩種具有單一功能的不同材料。

在該過程的第二個轉換階段，多余的太陽能和風能開始發揮作用。來自這些來源的電力可用于將水分解成氫氣和氧氣。捕獲的二氧化碳與氫氣反應生成甲烷，甲烷是合成天然氣的主要成分。這種甲烷可以以與傳統天然氣相同的方式和現有基礎設施進行儲存、分配和使用。

本出版物評估了 RCC 工藝的經濟可行性，并提供了雙功能材料需要滿足的重要性能目標才能具有競爭力。它還提出了降低成本和提高流程效率的方法。

“我們與實驗團隊密切合作，詳細了解潛在的化學成分和材料行為，以便進行建模，”Aui 說?！拔覀兊木C合方法使我們能夠對 RCC 的潛力和局限性進行現實且公正的評估?！?/p>

在許多情況下，該團隊發現 RCC 工藝比其他公用事業規模的長期儲能解決方案更便宜，而且它是便攜式和可調度的，因為天然氣產品可以通過現有管道輕松運輸。

與此同時，LLNL 的實驗團隊正在努力開發這種雙功能材料，在實驗室中執行擬議的 RCC 工藝，并與行業合作以擴大該技術的規模。