“这是我毕生的工作，”范良世博士在谈到他过去 30 年开发的开创性清洁能源技术时说。
范的工作最近达到了一个重要的里程碑，当时总部位于阿克伦的 Babcock & Wilcox 获得了用于脱碳和生产氢气、蒸汽和/或合成气的化学循环工艺和载氧体颗粒的许可。该技术以化学方式利用天然气、生物质沼气或煤等含碳原料中的能量，并在产生的二氧化碳释放到大气之前对其进行有效分离。Fan 是化学与生物分子工程系的杰出大学教授和 C. John Easton 工程教授。
在化学循环系统中，金属氧化物，例如氧化铁，为燃烧提供氧气。金属氧化物在还原器中与燃料反应，提供氧气以产生高度浓缩的二氧化碳流。被还原的金属循环到氧化室，即燃烧器，在那里金属氧化物通过与空气接触而再生。然后将金属氧化物重新引入还原器，从而完成循环。
“从最简单的意义上说，燃烧是一种消耗氧气并产生热量的化学反应，”范说。“不幸的是，它还会产生二氧化碳，这很难捕获并且对环境有害。因此，我们使用一种不燃烧而释放热量的方法。我们仔细控制化学反应，使原料永远不会燃烧——它以化学方式消耗，而二氧化碳完全包含在反应器内。”
该技术的关键是使用微小的金属氧化物珠作为燃料的氧载体以刺激化学反应。在这种情况下，燃料是天然气、生物质沼气或煤粉等，金属氧化物珠由氧化铁复合材料制成。该过程的结果是一种经济的方式，可以将化石燃料和生物质转化为有用的产品，包括氢气或电力，而不会向大气排放二氧化碳。
如果全面实施，这项技术可以捕获至少 95% 的燃煤电厂排放的二氧化碳。
范的团队于 2013 年首次证明该技术可行，并于2018 年在能源与环境科学杂志上发表了两篇论文，证明该技术可以有效地发挥作用。
“俄亥俄州立大学的使命指导我们应对社会最大和最复杂的挑战，而减少能源生产对环境的影响是其中的关键问题之一，”俄亥俄州立大学研究、创新和知识执行副总裁 Grace Wang 说。“我们为范博士在其职业生涯中领导的开发这种化学循环解决方案的工作感到自豪，我们很高兴看到他的变革性工作如何影响社会。”
化学循环的概念已经存在了很长一段时间，早在19月底日世纪，根据球迷，但把它商业化的角度已经证明，很难。此前，“尽管进行了多次尝试，但化学循环技术的复杂性及其艰巨的技术挑战使其商业化难以实现，”他说。“然而，我们俄亥俄州立大学团队的专注和长期的努力和承诺，通过我们基于多尺度、多方面的基本方法克服了这些挑战。”
Fan 表示，在太阳能和风能等可再生能源变得广泛可用且价格合理之前，化学循环将成为提供清洁电力的有效权宜之计。
“可再生能源是未来，”他说。“我们需要一座桥梁，让我们能够创造清洁能源，直到我们到达那里——我们可以在未来 30 年或更长时间使用负担得起的能源，直到风能、生物质能、太阳能、绿色氢能和其他可再生能源成为主流技术。”
Fan 不仅为这项技术对社会的潜在影响感到自豪，还为在其发展中发挥重要作用的人们感到自豪。40多名学生已完成博士学位。论文通过他们在 Fan 实验室中的化学循环工作。
“这些团队成员多年来进行的成功测试协议证实了我们技术的严谨性、可行性和成功，特别是在氧气载体和移动床还原平台的开发以及将它们用于转化此类碳质原料方面从煤炭、天然气、沼气和生物质到有用的产品，”范说。“这次商业化之旅也让我的团队有机会与我们在俄亥俄州立大学、HBCU(历史悠久的黑人学院和大学)以及 K-12 学生进行交流。”
公共和私人合作伙伴关系推动了该技术的发展。范说：“如果没有许多在其悠久的历史中相信并资助该计划的实体的支持，就不可能开展如此重大的事业。”
俄亥俄州的俄亥俄州煤炭开发计划、俄亥俄州第三前沿计划、美国能源部能源高级研究计划署 (ARPA-E)、国家能源技术实验室 (NETL) 和国家能源部提供了大量资金支持。可再生能源实验室 (NREL)。Babcock & Wilcox 为该技术的开发提供了近 15 年的支持，包括作为两个大型试点示范的强大合作伙伴：美国国家碳捕集中心的氢气生产改革操作和 Babcock & Wilcox 研究中心的燃烧发热中心。
