科學家巧用新光技巧，二氧化碳變身甲醇燃料

美國太陽能轉化爲液體燃料混合方法中心（CHASE）的研究人員已確定，在光電極上使用三維硅支架能夠提高利用陽光將二氧化碳轉化爲燃料時的產品產量。

CHASE 是能源部設立的一個聯盟，其研究人員來自美國的一些頂尖大學，比如普林斯頓大學和耶魯大學。

隨着人類力求減少對化石燃料的依賴，風能和太陽能等可再生能源已加大力度以滿足世界許多地區的電力需求。然而，重工業和長途運輸等應用無法依靠電池組的能源運轉，需要一種能量密集型燃料來替代柴油和汽油。

正如樹葉在陽光下將二氧化碳（CO2）和水轉化爲養分，科學家們熱衷於開發一種利用豐富光源產生能量的方法。

用像二氧化碳這樣的氣體來達成此目的具有雙重好處，因爲它既降低了大氣中這種溫室氣體的濃度，同時又藉助陽光提供了諸如甲醇這樣可靠的能源來源。科學家們把它們稱作液態太陽能燃料。

到目前爲止，科學家們已經成功地使用硅光電極生成了液體太陽能燃料。這個過程是通過在硅表面結合催化劑得以實現的，這些催化劑可以吸收光並啓動必要的化學反應。

在水存在的情況下，二氧化碳可以轉化爲甲醇甚至一氧化碳（CO），一氧化碳作爲起始分子，用於合成各種各樣其他有用的產品。

儘管科學家們知曉高表面積硅已有數十年，但它從未在液態太陽能燃料生成的光電電極中得到應用。CHASE 的研究團隊首次做出嘗試，且收穫了頗具希望的成果。

CHASE 團隊利用高表面積硅材料構建出了光電電極。這讓他們能夠從分子水平研究催化劑，並且能更好地明白它們在進行化學反應時所起的作用。

在一個實驗裝置中，鈷被用作催化劑並沉積在硅上，硅以微柱的三維形式被使用，研究人員觀察到甲醇以更高的電流密度產生，這可能造就一種最先進的光電電極，未來可用於液體燃料的生成。

在另一種方法中，在整合到納米多孔硅中後，催化劑從鈷變爲錸。由此產生的混合光電電極在將 CO 還原爲甲醇時表現出更高的耐久性和選擇性，這是在考慮對該技術進行規模擴大和商業化時的一個重要因素。

這些實驗證明了在製造光電極時使用高表面硅的優勢。隨着技術的進一步發展，我們僅使用二氧化碳、水和陽光就能創建一個 燃料使用與生成 的閉環的那一天將不再遙遠。

這是朝着可持續發展的星球邁進的巨大一步。