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太阳能“光合”电池变二氧化碳为燃料

导读: 据美国伊利诺斯大学芝加哥分校网站消息,该校研究人员设计出一种新型太阳能电池,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。

  据美国伊利诺斯大学芝加哥分校网站消息,该校研究人员设计出一种新型太阳能电池,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。

  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,而新电池的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,成本和一加仑汽油相当。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。

  论文高级作者、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,它产生能量的方式不是从化石燃料到温室气体,而是反过来,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,但迄今为止要么反应效率很低,要么需依靠贵金属。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。

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