突破太阳能电池捕获 Co2 和阳光，产生可燃燃料

伊利诺大学芝加哥分校的研究人员设计了廉价而有效地转化为大气中的二氧化碳直接可用的碳氢化合物燃料，有可能改变游戏规则的太阳能电池只要利用太阳光的能量。

这一发现报道，在 7 月 29 日发行的科学，由美国国家科学基金会和美国能源部资助。已提交一个临时专利申请。

不同于传统的太阳能电池，光能转化为电能，必须存储在沉重的电池，这种新设备基本上是植物，将大气中的二氧化碳转化为燃料，一次解决两个关键问题的工作。这种”人工叶”太阳能农场可以消除大气中的大量的碳和高效生产能量密度高的燃料。

“新的太阳能电池不是光伏 — — 它是光合，”说，阿明萨利希-Khojin，助理教授的机械和工业工程在 UIC 及研究的资深作者。

“相反的生产不可持续的单程路线从化石燃料对温室气体的能源，我们可以现在逆转过程和回收利用大气中的碳转化成燃料利用太阳光，”他说。

虽然植物产生燃料形式的糖，人造树叶提供合成气，或合成气、 氢气和一氧化碳的混合物。合成气可以烧直接，或转化为柴油或其他烃类燃料。

能够使 CO2 转化成燃料的成本相当于一加仑的汽油会使化石燃料过时。

将 CO2 转化为可燃形式的碳的化学反应被称为还原反应，对面的氧化或燃烧。工程师们一直在探索不同的催化剂开车减少的 CO2，但到目前为止这种反应却没有效率和依靠昂贵的贵重金属，如银，萨利希 Khojin 说。

“我们所需要的是一族新的化学品具有非同寻常的特性，”他说。

萨利希 Khojin 和他的同事集中在纳米结构的化合物，称为过渡金属 dichalcogenides 一个家庭 — — 或 TMDCs — — 作为催化剂，搭配他们非常规的离子液体作为电解液内二室、 三电极的电化学电池。

最好的几种催化剂，他们研究了原来是 nanoflake 钨硒醚。

“新的催化剂是更积极;UIC 博士后研究员穆罕默德 · 阿萨迪，更能够打破二氧化碳的化学键，”说科学论文的第一作者。

事实上，他说，新的催化剂是贵金属催化剂比快 1000 倍 — — 和便宜约 20 倍。

其他研究人员已经用福堂催化剂来制取氢气，通过其他的手段，但不是通过减少 co2 排放量。该催化剂无法生存的反应。

“催化剂的活性位点得到中毒和氧化，”萨利希 Khojin 说。突破性的发展，他说，是使用离子液体称为的乙酯-甲基咪唑四氟硼酸盐，与水混合 50-50。

萨利希 Khojin 说:”水和离子液体的结合使保留苛刻的还原反应条件下催化剂的活性位点的助催化剂，”。

UIC 人工叶子是由组成的两个硅三结光伏电池的 18 平方厘米收获光;钨硒醚和离子液体助催化剂系统对阴极侧;和钴氧化物阳极侧钾磷酸电解液中。

当光的 100 瓦特每平方米 — — 关于到达地球表面的平均强度 — — 活力细胞、 氢气和一氧化碳气体泡沫起来从负极，而游离氧和氢离子产生在阳极。

阿萨迪说:”氢离子通过膜的阴极侧，参加二氧化碳还原反应，弥漫性”。

技术应该是适应性强，不仅对大规模使用，像太阳能农场，但也对小规模的应用，萨利希 Khojin 说。将来，他说，它可能有助于在火星上，它的大气层是大部分都是二氧化碳，如果地球上也发现有水。

NSF 项目主任罗伯特 · 麦凯布说:”这项工作得益不少 NSF 支持直接送入宝贵的技术和工程技术的成就的基础研究的重要历史”。

“结果很好地融合实验和计算研究，以获得新的见解独特的电子性质的过渡金属 dichalcogenides，”McCabe 说。”研究团队结合这机械的洞察力与一些聪明电化学工程取得重大进展，在催化作为能量转换与环境相关的大挑战领域之一”。