[发明专利]工程化的燃料贮存、再造和运输

说明书

优先权声明

本申请要求下述申请的优先权和权益：2010年2月13日提交的标题为FULL SPECTRUM ENERGY AND RESOURCE INDEPENDENCE的美国专利申请号61/304,403，和2010年12月8日提交的标题为LIQUIDFUELS FROM HYDROGEN，OXIDES OF CARBON，AND/OR NITROGEN；AND PRODUCTION OF CARBON FOR MANUFACTURING DURABLEGOODS的美国专利申请号61/421,189。这些申请中的每一篇通过引用整体并入本文。如果前述申请和/或通过引用并入本文中的任何其它材料与本文呈现的公开内容冲突，则以本文的公开内容为准。

背景技术

本申请涉及与生物燃料有关的装置、技术和材料。

工程化的燃料(诸如纯的氢和甲烷气体)难以储存和运输，且储存和运输的成本较高。例如，加压氢和/或甲烷和其它产物所需的压缩机可能涉及相当大的资金支出、电和伴随的温室气体产生的大量开支以及高昂的运行成本。此外，用于运输加压的氢和/或甲烷的管线经常蒙受昂贵的维护和修复成本。

除了压缩气体燃料形式以外，可以将氢转化成低温液体或稀浆进行贮存。通常在大气压下在-420°F(-252℃)储存液体氢，且经常通过无保护的递送管线进行运输，所述管线的一部分可能由于大气水蒸气凝结和冷冻而被损伤。低温甲烷的贮存和运输面临类似的成本。

此外，氢和甲烷的高昂的贮存和运输成本遇到低能量密度。例如，1加仑的在-256℃的低温液体甲烷会提供89,000英国热量单位/加仑的能量密度，这比1加仑的汽油少约28％。在-252℃的液体氢仅提供约29,700英国热量单位/加仑，或比汽油少76％。

发明内容

公开了用于将生物质热化学再生成可再生的工程化的燃料、贮存产生的可再生的工程化的燃料、再造(respeciation)可再生的工程化的燃料和运输的技术、结构、装置和材料。

在一个方面，运输可再生燃料的方法可以包括：在低海拔的第一位置处，从生物质离解产生低密度氢燃料。所述低密度氢燃料可以在管线中自运输至第二位置，所述第二位置处于比所述第一位置更高的海拔处。无需添加能量或压力，所述低密度氢燃料从第一位置移动至第二位置。通过使低密度氢燃料与碳供体、氮供体和氧供体中的至少一种反应，在更高海拔的第二位置处产生高密度氢载体。在提供压力或动能的同时，将所述高密度氢载体递送至第三位置，所述第三位置具有比第二位置更低的海拔。

实现可以任选地包括下述特征中的一个或多个。产生低密度氢燃料可以包括：施加从外部能源回收的废热或从可再生的能源产生的热。所述高密度氢载体可以包括烃、醇和氨中的至少一种。所述烃可以包括甲烷和乙烷中的至少一种。所述醇可以包括甲醇和乙醇中的至少一种。所述碳供体可以包括二氧化碳，且所述氢供体可以包括水。所述方法可以包括：将有害污染物溶解在所述高密度氢载体中，以产生液体混合物，所述液体混合物从环境中分离出有害污染物。所述液体混合物可以控制蒸气压或蒸气压的可用性。所述方法可以包括：将热量施加于所述液体混合物，以产生氧化的燃料混合物，所述燃料混合物的氢与碳之比高于高密度氢载体。所述方法可以包括：无需添加能量或压力，在管线中将从所述液体混合物产生的氢运输至第四位置，所述第四位置处于比第三位置更高的海拔。所述方法可以包括：将热量施加于所述高密度氢载体，以产生氧化的燃料，所述燃料的氢与碳之比高于所述高密度氢载体。所述方法可以包括：无需添加能量或压力，在管线中将从高密度氢载体产生的氢运输至第四位置，所述第四位置处于比第三位置更高的海拔。所述碳供体、氮供体和氧供体中的至少一种可以收获自工业废物。

在另一个方面，运输可再生燃料的管线系统可以包括：在低海拔的第一位置处的生物质转化工厂，以从生物质离解产生低密度氢燃料。第一管线将所述生物质转化工厂连接至具有比第一位置更高海拔的第二位置。在没有增加的压力能量下，所述低密度氢燃料在管线内从第一位置移动至第二位置。热化学反应器连接至更高海拔的第二位置，以产生高密度氢载体。所述热化学反应器使所述低密度氢燃料与碳供体、氮供体和氧供体中的至少一种反应。第二管线将所述热化学反应器连接至具有比第二位置更低海拔的第三位置。利用由高密度氢载体产生的压力或动能中的至少一种，将所述高密度氢载体递送至所述第三位置。