原標題：美國科學家利用太陽能將二氧化碳轉化為燃料

來源：中國國防科技信息中心

　　【據美國阿貢國家實驗室網站2016年7月30日報道】在全球的決策者與科研人員與不斷加快的氣候變化進行斗爭之際，美國伊利諾斯大學芝加哥分校—阿貢國家實驗室的科學家將目標對準了導致氣候變化的罪魁——二氧化碳氣體。由于發電廠、汽車發動機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，并將其轉換為存儲能量的糖類等有機物。

　　伊利諾斯大學芝加哥分校研究人員設計出一種新型太陽能電池裝置，能直接把大氣中的二氧化碳轉化成碳氫化合物燃料，整個過程廉價而高效，有助于加快淘汰化石燃料，減少溫室氣體排放。

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

　　論文通訊作者、該校機械與工業設計助理教授阿明·薩利希-柯金說，新太陽能電池不是光伏電池，而是“光合”電池，通過陽光循環利用大氣中的碳。他們集中研究了一族稱為過渡金屬硫化物（TMDCs）的納米結構化合物，將它們和一種非常規離子液搭配作為電解液，制成一種電化學電池。用兩個約18平方厘米大小的硅三聯光伏電池作“樹葉”來捕獲陽光，以每平方米100瓦強度的光照射激活電池，陰極會產生氫氣和一氧化碳氣泡，陽極產生氧氣和氫離子。

　　多年來，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，新催化劑更活躍、能力更強，比貴金屬催化劑速度快1000倍，而價格便宜20倍。

　　這一技術適應性強，不僅能大規模使用于太陽能電廠，還可以小規模使用。薩利希-柯金說，將來甚至還可以用在大氣主要成分是二氧化碳的火星上。

　　資助這項研究的美國國家科學基金會（NSF）項目主管羅伯特·麥凱布說，這些成果很好地融合了實驗和計算研究，利用所得新知識巧妙結合化學設計，在有重大挑戰性的催化劑研究領域取得了巨大進步。

　　相關成果作為論文《用于吸收二氧化碳的過渡金屬二硫化物納米結構電催化劑離子液體》（Nanostructured transition metal dichalcogenide electrocatalysts for CO2 reduction in ionic liquid）發表在7月29日的《科學》雜志上。其中，大部分實驗工作由伊利諾伊大學芝加哥分校完成，而計算模擬工作則由阿貢國家實驗室完成。（中國船舶工業綜合技術經濟研究院 直尹 丁宏）