科學證實可直接將CO2和水轉化成碳氫化合物燃料

材料牛注：UTA的科學家稱其開發出了一種方法，能夠直接將CO2和水轉化成碳氫化合物燃料。

德克薩斯大學阿靈頓分校（UTA）的化學家和工程師已證實，聚集光束、熱量和高壓能夠促進二氧化碳和水直接生成可用的液態碳氫化合物燃料。

這項可持續的新技術工藝簡單、價格低廉，利用大氣中的二氧化碳生產燃料，還能控制全球變暖。研究人員稱，燃料生產過程可將氧 氣釋放進大氣系統，因為反應副產品就是氧氣，這就能夠對環境產生積極的影響。“我們的技術也將給電動汽車和氫氣汽車帶來重要益處，因為反應生成的諸多碳氫化合物產品正是汽車使用的燃料，因此沒有必要更改目前的燃料分配系統，” 弗雷德里克?麥克唐奈稱，他是UTA 生化系學院的臨時主席，也是本項目的主要研究員之一。

在今日發表于《美國科學院學報》的一篇名為《太陽能光熱化學烷烴反向燃燒技術》文章中，研究人員詳述了利用單步法將二氧化碳 和水轉化成液態碳氫化合物和氧氣的過程，該過程在光熱化學連續反應器中進行，反應溫度為180~200℃，反應壓力為6個大氣壓。“我們 是首個借助光能和熱能，在單級反應器中利用二氧化碳和水合成液態碳氫化合物的機構，”UTA機械和航空航天工程教授、本項目的聯合研 究員布賴恩?丹尼斯稱，“聚集光束能夠催化光熱化學反應，產生高能介質和熱量，從而催化熱化學碳鏈形成反應，一步生成碳氫化合物。”

UTA負責研究工作的副校長杜安?迪莫斯對研究人員取得的成功表示贊許，“發現利用二氧化碳和水生成可再生碳氫化合物燃料的單步 反應是一項巨大成就。這一成就鞏固了UTA作為全球環境影響領域領先研究機構的地位，同時也在我校2020年戰略計劃中。”

本次實驗使用的是二氧化鈦混合光化學和熱化學催化劑，二氧化鈦是一種不能完全吸收可見光譜的白色粉末。“我們下一步要研發一 種能夠更好匹配太陽光譜的催化劑，” 麥克唐奈稱，“這樣我們就能更為高效地利用入射光的整個光譜，從而實現開發出可持續太陽能液 態燃料的最終目標。”

論文作者設想利用拋物柱面鏡將太陽光匯聚至催化床，為反應提供熱量及光激發。多余的熱量還可用來催化生產太陽能燃料設施的其他相關反應，其中包括產品分離和水凈化。

美國國家科學基金會和羅伯特?A?韋爾奇基金會為本項研究提供資金支持。機械和航空航天工程博士后研究員威萊萬?查曼尼、研究生研 究助理兼UTA化學和生物化學系博士穆罕默德?法赫爾?伊斯蘭姆也是本項目的成員。過去四年間，麥克唐奈和丹尼斯的可持續能源項目獲得 了260余萬美元的資金及合作基金。麥克唐奈和丹尼斯也研究將天然氣轉換為高級柴油及航空燃料的技術。他們二人與UTA的可再生能源和 科學技術中心（即CREST）合作開發了將氣體轉化成液體的技術，目前正致力于將這一技術商業化。

麥克唐奈也研究生產氫氣的新型光催化劑，目的是建立一個借助太陽能將水分子分解成氫氣和氧氣的人工光合系統，生產出的氫氣可作 為清潔燃料使用。麥克唐奈在哈佛大學完成博士后教育后，于1995年進入理學院，并取得了西北大學無機化學博士學位。丹尼斯于2004年 以助理教授的身份進入工學院，并取得了賓夕法尼亞州立大學航空航天工程博士學位及東京大學環境工程的博士后學位。

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感謝材料人編輯部任丹丹提供素材。