研究人員開發了一種新型的太陽能電池,該太陽能電池能夠僅使用陽光作為能量將二氧化碳轉化為可用的烴燃料。
與傳統的太陽能電池相比,將陽光轉化為電池中的電力,新的太陽能電池便宜有效地將大氣中的二氧化碳直接轉化為可用的燃料。
新設備的工作原理類似於樹木和植物,這些樹木和植物捕獲並將二氧化碳轉化為糖,以將其存儲到能量中。與使用催化劑生產糖的植物不同,研究人員使用納米液鎢氧化物催化劑將二氧化碳轉化為一氧化碳。
“在光合作用中,樹木需要光,水和二氧化碳才能製成燃料;在我們的實驗中,成分是相同的,但產品是不同的,”研究合著者拉里·柯蒂斯(Larry Curtiss)說。
潛在的改變遊戲規則的系統可能會解決與能源使用有關的關鍵問題。新的太陽能電池會產生可用的能量濃密燃料,這可以幫助解決與燃燒其他類型的碳氫化合物(例如石油,汽油和煤炭)相關的挑戰。
這些所謂的太陽能農場人造樹葉還可以在已知可顯著驅動全球變暖的大氣中去除大量的溫室二氧化碳碳。
在植物中,將二氧化碳轉化為糖的過程涉及有機催化劑酶。柯蒂斯(Curtiss)是美國能源部Argonne國家實驗室的化學家,但是,同事使用了一種稱為杜松子化的金屬化合物作為催化劑,可以將二氧化碳轉換為可用燃料。
一氧化碳也是一種溫暖的溫室氣體,但科學家已經找到了一種將其轉換為可用燃料(例如甲醇)的方法。另一方面,將二氧化碳轉換為可用的東西更具挑戰性,因為它在化學上沒有反應性。
研究人員在研究中報告說:“ CO2的化學惰性使許多電化學和光化學轉化過程效率低下。”出版在日記中科學7月29日。
“我們報告了一種用於催化電化學二氧化碳轉化為一氧化碳(CO)的過渡金屬二甲化合物納米結構。”
該系統的反應與自然界中的反應非常相似。人造葉子將光子或光包轉換為帶負電荷的電子,並彼此分開的帶正電荷的孔。當孔與水分子反應時,會產生質子和氧分子。隨後,質子和電子與二氧化碳一起反應,產生一氧化碳和水。