廉價的催化劑可以把陽光和二氧化碳變為燃料

科學家長期以來一直夢想著模仿光合作用，通過利用太陽光中的能量將二氧化碳（CO2）和水的烴發生化學反應。現在，一種廉價的新型化學催化劑已經以創紀錄的效率進行了部分工程，利用太陽能電池的電力將二氧化碳分解為富含能量的一氧化碳（CO）和氧氣。這種轉換還不足以與化石燃料（如汽油）競爭。 但是有一天會有，從陽光、水和CO2產生無限制大量液態燃料的方法。

科羅拉多州金州國家可再生能源實驗室的可再生燃料專家約翰·特納說，新的工作是「很棒的挑戰」。

當CO2分解成氧氣和CO時，後者可以與氫氣結合形成各種碳氫化合物燃料。 例如，添加四個氫原子可以產生一種可以為汽車供電的液體燃料---甲醇。在過去的二十年中，研究人員已經發現了許多催化劑，當氣體在電流存在下通過水泡時，可以實現第一步驟和分解二氧化碳。最好的研究之一是一種便宜混合物氧化銅。 瑞士聯邦理工學院化學家邁克爾·格雷澤爾說麻煩的是，催化劑比二氧化碳分解更多的水，產生一種較不富含能量的化合物分子氫（H2）。

去年，Graetzel研究生之一的Marcel Schreier正在研究如何使用氧化銅催化劑的細節。 他把它們放在錫氧化物基電極上，該電極將電子供給到含有水和溶解的二氧化碳的燒杯中。 Graetzel說：「這種催化劑幾乎不會像氧化銅催化劑一樣分解 ，新催化劑幾乎可以產生純凈的CO。」這是一個由偶然的發現。

格拉澤爾補充說，似乎避開了可分解水的催化反應。因此，幾乎所有的電流都轉變成期望的CO。隨著新的發現，Graetzel的團隊力求加速催化劑的反應。為了做到這一點，他們把它們的電極從氧化銅納米線上重新形成，它們具有很高的表面積，進行二氧化碳分解反應，並用單一原子厚度的錫層疊起來。 Graetzel的團隊本周在「自然能源」（Nature Energy）上報道，該策略的作用是將90％的二氧化碳分子轉化為CO、氫氣和其他副產物組成其餘部分。他們還將其設置掛在一個太陽能電池上，並顯示出捕獲陽光中13.4％能量轉化為CO化學鍵。這遠遠優於能夠以約1％的效率儲存能量的植物，和將催化劑與微生物結合以產生燃料的最新混合方法。

加利福尼亞理工學院化學家Nate Lewis說，使用不同的催化劑將二氧化碳轉化為燃料，是他們最新的研究。 「能起反應，表明我們取得了進展，」劉易斯說。但他也提醒說，目前將二氧化碳轉化為燃料的方法仍然保持在基礎研究領域，因為它們不能以接近煉油的價格生產燃料。

現在一直在探索可再生能源能夠比電網處理更多的電力。所以科學家們正在尋找一種可行的方式來存儲多餘的電力。 Graetzel說，這可能會進一步推動化學燃料中的能源儲存。(白木清水 205595)

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