太陽能“光合”電池變二氧化碳為燃料

新電池和傳統(tǒng)太陽能電池不同，后者是把陽光轉(zhuǎn)化為電力儲(chǔ)存在電池中，而新電池的工作原理則更像植物，通過“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，成本和一加侖汽油相當(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 文高級(jí)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，新太陽能電池不是光伏電池，而是“光合”電池，它產(chǎn)生能量的方式不是從化石燃料到溫室氣 體，而是反過來，通過陽光循環(huán)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(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”來捕獲陽光，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)馀荩枠O產(chǎn)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，但迄今為止要么反應(yīng)效率很低，要么需依靠貴金屬。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(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)模使用于太陽能電廠，還可以小規(guī)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。

二氧化碳為無色、無味、不助燃、不可燃窒息性氣體，密度比空氣略大，能溶于水，并生成碳酸。空氣中的二氧化碳含量為 387ppmv，空氣氣中的二氧化碳含量隨季節(jié)變化，當(dāng)春夏季來臨時(shí)，植物由于光合作用消耗二氧化碳，其含量隨之減少；反之，當(dāng)秋冬季來臨時(shí)，植物不但不 進(jìn)行光合作用，反而制造二氧化碳，其含量隨之上升。當(dāng)二氧化碳少時(shí)對(duì)人體無太大危害，但其超過一定量時(shí)會(huì)影響人和其他生物的呼吸，但并不會(huì)中毒。高純二氧 化碳用于干冰、青霉素制造，魚類、奶油、奶酪、冰糕等的保存，低溫輸送、滅火劑，冷卻劑；高純二氧化碳用于冷卻劑、焊接、鑄造工業(yè)、清涼飲料、滅火劑、碳 酸鹽類的制造、殺蟲劑、氧化防止劑、植物生長促進(jìn)劑、發(fā)酵工業(yè)、藥品(局部麻醉)、制糖工業(yè)、膠及動(dòng)物膠制造等。在半導(dǎo)體制造中氧化、擴(kuò)散、化學(xué)氣相淀 積，蔬菜保鮮，某些反應(yīng)的惰性介質(zhì)，石墨反應(yīng)器的熱載體，輸送易燃液體的壓入氣體，標(biāo)準(zhǔn)氣，校正氣，在線儀表標(biāo)準(zhǔn)氣，特種混合氣。

食品二氧化碳用于生產(chǎn)碳酸飲料、啤酒等

工業(yè)二氧化碳用于鋼板的焊接保護(hù)

高純二氧化碳跟高純氦氣和高純氮?dú)庖黄鹩糜诩す馇懈顧C(jī)的激光氣體

高純二氧化碳用于胚胎等細(xì)胞培養(yǎng)

高純二氧化碳用于醫(yī)藥的臨界萃取

用作農(nóng)業(yè)氣體肥料，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和生長速度

用作電氣設(shè)備等領(lǐng)域的滅火氣體

用作食品的氣調(diào)保鮮

用于油田壓裂洗井，提高原油產(chǎn)量

用作干冰使用，可以除油、制冷