原標(biāo)題：美國(guó)科學(xué)家利用太陽(yáng)能將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料

來(lái)源：中國(guó)國(guó)防科技信息中心

　　【據(jù)美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站2016年7月30日?qǐng)?bào)道】在全球的決策者與科研人員與不斷加快的氣候變化進(jìn)行斗爭(zhēng)之際，美國(guó)伊利諾斯大學(xué)芝加哥分�！�阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家將目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)了導(dǎo)致氣候變化的罪魁——二氧化碳?xì)怏w。由于發(fā)電廠、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等燃燒化石燃料的速度不斷加快，二氧化碳在大氣層中持續(xù)積累，使地球升溫。而植物等則緩慢地從大氣中捕獲二氧化碳，并將其轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)能量的糖類等有機(jī)物。

　　伊利諾斯大學(xué)芝加哥分校研究人員設(shè)計(jì)出一種新型太陽(yáng)能電池裝置，能直接把大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化成碳?xì)浠�合物燃料，整個(gè)過(guò)程廉價(jià)而高效，有助于加快淘汰化石燃料，減少溫室氣體排放。

　　新電池和傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池不同，后者是把陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電力儲(chǔ)存在電池中，而新電池則是模擬光合作用，其工作原理則更像植物，通過(guò)“人工樹葉”產(chǎn)出氫氣和一氧化碳的“合成氣”，可以直接燃燒，也可以轉(zhuǎn)化為柴油或其他烴燃料，成本和生產(chǎn)汽油相當(dāng)。這種技術(shù)既能從大氣中除去大量的碳，又能高效產(chǎn)出能量密度較高的燃料。

　　論文通訊作者、該校機(jī)械與工業(yè)設(shè)計(jì)助理教授阿明·薩利希-柯金說(shuō)，新太陽(yáng)能電池不是光伏電池，而是“光合”電池，通過(guò)陽(yáng)光循環(huán)利用大氣中的碳。他們集中研究了一族稱為過(guò)渡金屬硫化物（TMDCs）的納米結(jié)構(gòu)化合物，將它們和一種非常規(guī)離子液搭配作為電解液，制成一種電化學(xué)電池。用兩個(gè)約18平方厘米大小的硅三聯(lián)光伏電池作“樹葉”來(lái)捕獲陽(yáng)光，以每平方米100瓦強(qiáng)度的光照射激活電池，陰極會(huì)產(chǎn)生氫氣和一氧化碳?xì)馀�，�?yáng)極產(chǎn)生氧氣和氫離子。

　　多年來(lái)，工程師一直在探索各種能還原二氧化碳的高效催化劑，但大部分催化劑要么反應(yīng)效率很低，要么需依靠貴金屬。論文第一作者、該校博士后研究員穆罕默德·阿薩迪說(shuō)，新催化劑更活躍、能力更強(qiáng)，比貴金屬催化劑速度快1000倍，而價(jià)格便宜20倍。

　　這一技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)，不僅能大規(guī)模使用于太陽(yáng)能電廠，還可以小規(guī)模使用。薩利希-柯金說(shuō)，將來(lái)甚至還可以用在大氣主要成分是二氧化碳的火星上。

　　資助這項(xiàng)研究的美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）項(xiàng)目主管羅伯特·麥凱布說(shuō)，這些成果很好地融合了實(shí)驗(yàn)和計(jì)算研究，利用所得新知識(shí)巧妙結(jié)合化學(xué)設(shè)計(jì)，在有重大挑戰(zhàn)性的催化劑研究領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)步。

　　相關(guān)成果作為論文《用于吸收二氧化碳的過(guò)渡金屬二硫化物納米結(jié)構(gòu)電催化劑離子液體》（Nanostructured transition metal dichalcogenide electrocatalysts for CO2 reduction in ionic liquid）發(fā)表在7月29日的《科學(xué)》雜志上。其中，大部分實(shí)驗(yàn)工作由伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校完成，而計(jì)算模擬工作則由阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室完成。（中國(guó)船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院 直尹 丁宏）