科学家巧用新光技巧，二氧化碳变身甲醇燃料

美国太阳能转化为液体燃料混合方法中心（CHASE）的研究人员已确定，在光电极上使用三维硅支架能够提高利用阳光将二氧化碳转化为燃料时的产品产量。

CHASE 是能源部设立的一个联盟，其研究人员来自美国的一些顶尖大学，比如普林斯顿大学和耶鲁大学。

随着人类力求减少对化石燃料的依赖，风能和太阳能等可再生能源已加大力度以满足世界许多地区的电力需求。然而，重工业和长途运输等应用无法依靠电池组的能源运转，需要一种能量密集型燃料来替代柴油和汽油。

正如树叶在阳光下将二氧化碳（CO2）和水转化为养分，科学家们热衷于开发一种利用丰富光源产生能量的方法。

用像二氧化碳这样的气体来达成此目的具有双重好处，因为它既降低了大气中这种温室气体的浓度，同时又借助阳光提供了诸如甲醇这样可靠的能源来源。科学家们把它们称作液态太阳能燃料。

到目前为止，科学家们已经成功地使用硅光电极生成了液体太阳能燃料。这个过程是通过在硅表面结合催化剂得以实现的，这些催化剂可以吸收光并启动必要的化学反应。

在水存在的情况下，二氧化碳可以转化为甲醇甚至一氧化碳（CO），一氧化碳作为起始分子，用于合成各种各样其他有用的产品。

尽管科学家们知晓高表面积硅已有数十年，但它从未在液态太阳能燃料生成的光电电极中得到应用。CHASE 的研究团队首次做出尝试，且收获了颇具希望的成果。

CHASE 团队利用高表面积硅材料构建出了光电电极。这让他们能够从分子水平研究催化剂，并且能更好地明白它们在进行化学反应时所起的作用。

在一个实验装置中，钴被用作催化剂并沉积在硅上，硅以微柱的三维形式被使用，研究人员观察到甲醇以更高的电流密度产生，这可能造就一种最先进的光电电极，未来可用于液体燃料的生成。

在另一种方法中，在整合到纳米多孔硅中后，催化剂从钴变为铼。由此产生的混合光电电极在将 CO 还原为甲醇时表现出更高的耐久性和选择性，这是在考虑对该技术进行规模扩大和商业化时的一个重要因素。

这些实验证明了在制造光电极时使用高表面硅的优势。随着技术的进一步发展，我们仅使用二氧化碳、水和阳光就能创建一个 燃料使用与生成 的闭环的那一天将不再遥远。

这是朝着可持续发展的星球迈进的巨大一步。