原标题：美国科学家利用太阳能将二氧化碳转化为燃料

来源：中国国防科技信息中心

　　【据美国阿贡国家实验室网站2016年7月30日报道】在全球的决策者与科研人员与不断加快的气候变化进行斗争之际，美国伊利诺斯大学芝加哥分校—阿贡国家实验室的科学家将目标对准了导致气候变化的罪魁——二氧化碳气体。由于发电厂、汽车发动机等燃烧化石燃料的速度不断加快，二氧化碳在大气层中持续积累，使地球升温。而植物等则缓慢地从大气中捕获二氧化碳，并将其转换为存储能量的糖类等有机物。

　　伊利诺斯大学芝加哥分校研究人员设计出一种新型太阳能电池装置，能直接把大气中的二氧化碳转化成碳氢化合物燃料，整个过程廉价而高效，有助于加快淘汰化石燃料，减少温室气体排放。

　　新电池和传统太阳能电池不同，后者是把阳光转化为电力储存在电池中，而新电池则是模拟光合作用，其工作原理则更像植物，通过“人工树叶”产出氢气和一氧化碳的“合成气”，可以直接燃烧，也可以转化为柴油或其他烃燃料，成本和生产汽油相当。这种技术既能从大气中除去大量的碳，又能高效产出能量密度较高的燃料。

　　论文通讯作者、该校机械与工业设计助理教授阿明·萨利希-柯金说，新太阳能电池不是光伏电池，而是“光合”电池，通过阳光循环利用大气中的碳。他们集中研究了一族称为过渡金属硫化物（TMDCs）的纳米结构化合物，将它们和一种非常规离子液搭配作为电解液，制成一种电化学电池。用两个约18平方厘米大小的硅三联光伏电池作“树叶”来捕获阳光，以每平方米100瓦强度的光照射激活电池，阴极会产生氢气和一氧化碳气泡，阳极产生氧气和氢离子。

　　多年来，工程师一直在探索各种能还原二氧化碳的高效催化剂，但大部分催化剂要么反应效率很低，要么需依靠贵金属。论文第一作者、该校博士后研究员穆罕默德·阿萨迪说，新催化剂更活跃、能力更强，比贵金属催化剂速度快1000倍，而价格便宜20倍。

　　这一技术适应性强，不仅能大规模使用于太阳能电厂，还可以小规模使用。萨利希-柯金说，将来甚至还可以用在大气主要成分是二氧化碳的火星上。

　　资助这项研究的美国国家科学基金会（NSF）项目主管罗伯特·麦凯布说，这些成果很好地融合了实验和计算研究，利用所得新知识巧妙结合化学设计，在有重大挑战性的催化剂研究领域取得了巨大进步。

　　相关成果作为论文《用于吸收二氧化碳的过渡金属二硫化物纳米结构电催化剂离子液体》（Nanostructured transition metal dichalcogenide electrocatalysts for CO2 reduction in ionic liquid）发表在7月29日的《科学》杂志上。其中，大部分实验工作由伊利诺伊大学芝加哥分校完成，而计算模拟工作则由阿贡国家实验室完成。（中国船舶工业综合技术经济研究院 直尹 丁宏）