太陽能“光合”電池變二氧化碳為燃料
2016-08-01 來源:中國聚合物網(wǎng)
研究人員展示他們的突破性太陽能“光合”電池。
據(jù)美國伊利諾斯大學(xué)芝加哥分校網(wǎng)站消息,該校研究人員設(shè)計(jì)出一種新型太陽能電池,能直接把大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化成碳?xì)浠衔锶剂希麄(gè)過程廉價(jià)而高效,有助于加快淘汰化石燃料。
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。
資助這項(xiàng)研究的美國國家科學(xué)基金會(huì)(NSF)項(xiàng)目主管羅伯特·麥凱布說,這些成果很好地融合了實(shí)驗(yàn)和計(jì)算研究,利用所得新知識(shí)巧妙結(jié)合化學(xué)設(shè)計(jì),在有重大挑戰(zhàn)性的催化劑研究領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)步。
相關(guān)論文發(fā)表在7月29日的《科學(xué)》雜志上。
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