美媒稱，美國能源部伯克利勞倫斯國家實驗所的科學家利用光合作用的力量把二氧化碳轉化為燃料和乙醇，其效率遠超植物。這項成果是邁向可持續(xù)燃料來源過程中一個重要的里程碑。
據(jù)美國每日科學網(wǎng)站9月18日報道，許多系統(tǒng)成功地把二氧化碳變?yōu)榛瘜W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）。而這項新成果第一次成功展示了從二氧化碳直接到目標產(chǎn)物（即乙醇和乙烯）的方法，且能量轉換效率可與自然界的對應物相媲美。發(fā)表在美國《能源與環(huán)境科學》雜志上的一項研究描述了這項成果。
研究人員優(yōu)化了一個光電-電化學系統(tǒng)的組件來減少電壓損失，并在現(xiàn)有材料不足的時候創(chuàng)造新材料。
這項研究的首席研究員、伯克利勞倫斯國家實驗所科學家喬爾·阿格說：“這是一項激動人心的進展。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光獲得燃料。”
這條從太陽到燃料的途徑是2010年建立的能源部創(chuàng)新中心人工光合聯(lián)合中心（JCAP）推動太陽能燃料研究的重要目標之一。
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備基本實現(xiàn)這項任務后，研究在太陽能驅(qū)動下減少二氧化碳的JCAP科學家開始著眼于實現(xiàn)與分解水類似的效率，許多人認為這是人工光合作用領域的下一個巨大挑戰(zhàn)。
伯克利勞倫斯國家實驗所的另一個研究小組正在重點研究光電-電化學系統(tǒng)的某個特定組件來應對這項挑戰(zhàn)。在今天發(fā)表的一項研究結果中，他們描述了一種能夠利用最低的能源投入實現(xiàn)二氧化碳向多碳轉化的新型催化劑。
為了JCAP的這項研究，研究人員設計了一個完整的系統(tǒng)以在一天中不同的時間工作，而不只是在一級光能量太陽照明的情況下，這相當于晴天正午時的峰值亮度。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)的新組件有一個銅銀納米珊瑚陰極和氧化銥納米管陽極。前者把二氧化碳變?yōu)樘細浠衔锖秃趸衔?，后者氧化水和制造氧氣?/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)目標產(chǎn)物，而且它非常穩(wěn)定。”
因為二氧化碳是非常穩(wěn)定的分子，分解二氧化碳分子一般需要輸入相當大的能量。
研究報告的第一作者、伯克利勞倫斯國家實驗所博士后研究員古魯達亞爾說：“把二氧化碳變?yōu)橐掖己鸵蚁┲惖奶細浠衔镒罱K產(chǎn)物從開始到結束可能需要多達5伏的電壓。我們的系統(tǒng)把電壓降了一半，同時保持產(chǎn)物的選擇性。”
