美媒稱，美國(guó)能源部伯克利勞倫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)所的科學(xué)家利用光合作用的力量把二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料和乙醇，其效率遠(yuǎn)超植物。這項(xiàng)成果是邁向可持續(xù)燃料來源過程中一個(gè)重要的里程碑。
據(jù)美國(guó)每日科學(xué)網(wǎng)站9月18日?qǐng)?bào)道，許多系統(tǒng)成功地把二氧化碳變?yōu)榛瘜W(xué)和燃料前體，例如一氧化碳或者一氧化碳和氫的混合物（名為合成氣）。而這項(xiàng)新成果第一次成功展示了從二氧化碳直接到目標(biāo)產(chǎn)物（即乙醇和乙烯）的方法，且能量轉(zhuǎn)換效率可與自然界的對(duì)應(yīng)物相媲美。發(fā)表在美國(guó)《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)研究描述了這項(xiàng)成果。
研究人員優(yōu)化了一個(gè)光電-電化學(xué)系統(tǒng)的組件來減少電壓損失，并在現(xiàn)有材料不足的時(shí)候創(chuàng)造新材料。
這項(xiàng)研究的首席研究員、伯克利勞倫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)所科學(xué)家喬爾·阿格說：“這是一項(xiàng)激動(dòng)人心的進(jìn)展。隨著不斷上升的大氣二氧化碳水平改變地球的氣候，研發(fā)可持續(xù)能源的需要變得越來越迫切。我們的研究成果顯示，我們具有一條可行的途徑直接從陽(yáng)光獲得燃料。”
這條從太陽(yáng)到燃料的途徑是2010年建立的能源部創(chuàng)新中心人工光合聯(lián)合中心（JCAP）推動(dòng)太陽(yáng)能燃料研究的重要目標(biāo)之一。
JCAP的研究最初聚焦于水在光合作用過程中的有效分解。在利用幾種類型的設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)任務(wù)后，研究在太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)下減少二氧化碳的JCAP科學(xué)家開始著眼于實(shí)現(xiàn)與分解水類似的效率，許多人認(rèn)為這是人工光合作用領(lǐng)域的下一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。
伯克利勞倫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)所的另一個(gè)研究小組正在重點(diǎn)研究光電-電化學(xué)系統(tǒng)的某個(gè)特定組件來應(yīng)對(duì)這項(xiàng)挑戰(zhàn)。在今天發(fā)表的一項(xiàng)研究結(jié)果中，他們描述了一種能夠利用最低的能源投入實(shí)現(xiàn)二氧化碳向多碳轉(zhuǎn)化的新型催化劑。
為了JCAP的這項(xiàng)研究，研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)完整的系統(tǒng)以在一天中不同的時(shí)間工作，而不只是在一級(jí)光能量太陽(yáng)照明的情況下，這相當(dāng)于晴天正午時(shí)的峰值亮度。他們改變光源亮度，顯示該系統(tǒng)即使在低亮度情況下也依然有效。
研究人員研發(fā)的新組件有一個(gè)銅銀納米珊瑚陰極和氧化銥納米管陽(yáng)極。前者把二氧化碳變?yōu)樘細(xì)浠衔锖秃趸衔铮笳哐趸椭圃煅鯕狻?/span>
阿格說：“納米珊瑚吸引人的特性是，和植物一樣，它能在范圍廣泛的條件下生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物，而且它非常穩(wěn)定。”
因?yàn)槎趸际欠浅７€(wěn)定的分子，分解二氧化碳分子一般需要輸入相當(dāng)大的能量。
研究報(bào)告的第一作者、伯克利勞倫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)所博士后研究員古魯達(dá)亞爾說：“把二氧化碳變?yōu)橐掖己鸵蚁┲惖奶細(xì)浠衔镒罱K產(chǎn)物從開始到結(jié)束可能需要多達(dá)5伏的電壓。我們的系統(tǒng)把電壓降了一半，同時(shí)保持產(chǎn)物的選擇性。”
