美国军事研究人员正在资助将二氧化碳转化为可储存、高能量密度燃料以供离网发电的技术。
美国国防高级研究计划局 (DARPA) 正在运行远征碳利用能源弹性和稳定性计划 (ExCURSion)，旨在将电池的灵活性与便携式封闭系统中的碳燃料的能量密度结合起来。
为什么要关注电池和化石燃料以外的领域？
目前，部署部队的便携式储能系统主要以锂电池和碳氢燃料为主。电池用途广泛，可在不同电压下充电，但许多现有充电器无法提供在尺寸、重量和功耗（SWaP）至关重要的情况下所需的能量密度。相比之下，化石燃料虽然能量密度高，但会带来巨大的后勤风险。为车队补给成本高昂，且人员容易受到攻击，因此能源弹性是一个战略问题。
ExCURSion 正在开发什么
DARPA 希望 ExCURSion 能够交付一套集燃烧、二氧化碳捕获和燃料再生于一体的独立系统。其目标是通过在现场制造碳基液体燃料进行“充电”，然后将其转化回电能，为电池充电或运行设备。该项目包含两个技术领域：将二氧化碳更快地还原为高能量密度燃料，以及用于捕获、储存和释放二氧化碳且经久耐用的先进材料，这些材料可在多个循环中保持稳定。在 DARPA 发布招标公告之前，2024 年 XNUMX 月的“提案者日”概述了这些要求。
此后，DARPA 已授予多份合同。Leidos 公司于 5.45 年 2024 月获得了约 2.08 万美元，而 Physical Sciences Inc. (PSI) 于 2025 年 500 月获得了 001125 万美元。PSI 披露，其正在根据合同 HR0002CXNUMX 开发可重复使用的吸附剂材料，目标是实现高工作容量和 XNUMX 次循环中的最小损耗。
未来的障碍
技术挑战依然严峻。目前的二氧化碳转化为燃料的过程比锂离子电池的充电速度至少慢30倍，除非速率提高，否则其在战斗中的实用性将受到限制。同时，二氧化碳捕获材料必须在高工作容量和长期稳定性之间取得平衡，而这种权衡制约了系统效率。
如果ExCURSion项目实现其目标，野外部队可以携带紧凑型系统，利用现有电力进行充电，在现场合成燃料，并密集储存能量以备后用。这种方法可以减少燃料补给任务，并增强能源弹性，尽管所有性能声明在实地演示验证之前仍处于研究阶段。
