会光合作用的太阳能电池,能将CO2转为燃料!

美国伊利诺大学芝加哥分校(UIC)的研究团队设计出一种突破性的新太阳能电池，能把大气中的二氧化碳转换成碳氢化合物(hydrocarbon)燃料，过程便宜又有效率，能一箭双雕解决现代社会的两大挑战：“减少大气的碳含量”以及“有效率地制造高密度能源”。研究成果发布在7月29日的《科学》杂志上，整个计划由国家科学基金会与美国能源局赞助。

UIC机械与工业工程助理教授兼论文通讯作者的阿敏．萨利希-寇金(Amin Salehi-Khojin)解释：“这种新太阳能电池不是光伏作用，而是光合作用。过去为了制造能源，只能单向地从石化燃料制造温室效应气体，但现在我们能逆向操作，靠着阳光从大气中回收碳来产生能源。”

来源：University of Illinois

传统的太阳能光伏电池是把阳光转换成电能，然后储存在电池中等待使用，而新太阳能电池更像是模仿植物光合作用的“人造仿生叶”，只不过植物吸收太阳光和二氧化碳后产生的是有机物，而电池产生的则是燃料。

其实不是没有科学家想过用二氧化碳制造燃料，但过去最大的问题在于二氧化碳比较懒惰(误)，如果不用昂贵的贵金属做催化剂，反应效率就很低。

而UIC研究团队最重要的发现，就是他们找到一种比贵金属速度快1000倍、价格又便宜20倍的新催化剂。那就是过渡金属二硫族化合物(TMDCs)家族中的二硒化钨奈米薄片(nanoflake tungsten diselenide)

科学家把这种催化剂搭配非典型离子液与水当电解质，再用两块18平方公分的硅三联光伏电池接收阳光，当电池受到每平方米100瓦强度的光照(同等于阳光照射到地球表面的平均密度)，会进行还原反应，打破二氧化碳的化学键，重新组成一种燃料气体“合成气(Syngas)”。合成气由氢气与一氧化碳混合，可直接燃烧，也可转换成柴油或其他碳氢化合物燃料。

UIC助理教授Amin Salehi-Khojin (左)和博士后研究员Mohammad Asadi与他们的新创太阳能电池合影。(图片来源：University of Illinois)

这种新电池技术的适应性强，不论是小规模的设备或大规模的太阳能电池厂都能应用。萨利希-寇金指出，如果我们能在火星上找到水，这套电池甚至可能应用在大气充满二氧化碳的火星上。

参考资料：

• Breakthrough solar cell captures carbon dioxide and sunlight, produces burnable fuel
• How We Use The Sun To Reduce Climate Change And Make Fuel And Other Stuff At The Same Time
• Solar cell sucks up CO2 and spits burnable fuel out the other side

(本文授权自PanX)