科學家研制新型催化劑讓二氧化碳變身低成本液態燃料

利用太陽能量引發化學反應

　　據美國物理學家組織網4月7日報道，美國加州理工學院和瑞士科學家攜手研制出了一種太陽能反應器。該太陽能反應器采用了低成本的新型催化劑，可集中太陽的熱量，通過熱化學循環方法，將水和二氧化碳轉變為氫氣和一氧化碳，而大量的氫氣和一氧化碳結合在一起可形成液態燃料，為汽車、手提電腦和全球定位系統(GPS)供電。

　　太陽是地球上主要的能量來源，更好地利用豐富的陽光是所有新能源專家試圖摘取的“圣杯”。科學家很早就知道如何將水和二氧化碳轉變為氫氣和一氧化碳。但如何高效、批量且低廉地轉換一直困擾著科學家。其中的一個“攔路虎”，是轉換過程需要昂貴且稀有的鉑或銥等元素來作催化劑，以促使反應發生。

　　該研究的領導者之一、加州理工學院材料科學和化學工程教授索西娜·海爾將目光投向了二氧化鈰，金屬鈰的氧化物二氧化鈰常用于自潔烤箱內壁，可作催化劑使用。鈰儲量豐富，因此，在完成同樣任務時，成本更低。

　　新方法分兩步進行：首先，使用太陽光散發的高溫將二氧化鈰分解為鈰和氧氣;然后在低溫下將二氧化碳和水變為一氧化碳和氫氣。

　　海爾如是描述該過程：當將二氧化鈰加熱至約1500攝氏度高溫時，會自動地從其結構內釋放出氧氣;接著將其冷卻，氧氣離開后留下的空白需要新氧氣來填滿。在約為900攝氏度的較低溫度時，鈰、氫氣和碳都需要氧氣，但鈰的需求更強烈，于是，它就會從水和二氧化碳中“掠奪”氧氣來填滿這些空白，因此，水和二氧化碳就變成了氫氣和一氧化碳。

　　海爾表示，實驗設備包括兩部分，其中一部分是由加州理工學院研制的圓柱狀容器，其內壁布滿了二氧化鈰。第二部分是目前安放在瑞士保羅謝勒研究所的太陽能收集器，它是一套巨大的曲面鏡，可大范圍收集太陽光。

　　科學家讓這兩個設備“聯姻”，首先用積聚的陽光加熱圓柱內的二氧化鈰，然后朝反應器中輸入水蒸氣和二氧化碳，并測量流出的氫氣和一氧化碳的數量。

　　海爾表示，鈰儲量豐富，是鉑儲量的10萬倍，因此，可將反應成本減少幾個數量級。但目前這個將太陽光、二氧化碳和水轉變為液態燃料的反應器的轉換效率不足1%。科學家表示，熱動力學分析表明，理論上轉換效率可達15%以上。此外，科學家也希望能找到比二氧化鈰更好的燃料，同時降低發生反應所需要的高溫和低溫。