化學(xué)家通過人工光合作用成功地利用水，二氧化碳和可見光生產(chǎn)燃料。通過將二氧化碳轉(zhuǎn)化為更復(fù)雜的分子(如丙烷)，綠色能源技術(shù)現(xiàn)在更接近于使用過量二氧化碳來儲存太陽能 - 以化學(xué)鍵的形式 - 在太陽不發(fā)光時使用需求高峰。伊利諾伊大學(xué)的化學(xué)家通過人工光合作用成功地利用水，二氧化碳和可見光生產(chǎn)燃料。通過將二氧化碳轉(zhuǎn)化為如丙烷更復(fù)雜的分子，綠色能源技術(shù)現(xiàn)在更近一步使用過量的CO2儲存太陽能-在化學(xué)鍵的形式-用于當(dāng)沒有太陽的使用和在倍需求高峰。

植物利用太陽光來驅(qū)動水和CO之間的化學(xué)反應(yīng)2在能量密度高的葡萄糖的形式來創(chuàng)建和存儲太陽能。在新的研究中，研究人員開發(fā)了使用自然光合作用過程中所使用的植物以將CO轉(zhuǎn)化可見光光譜的相同綠色光部的人工過程2與富電子金納米粒子用作和水加入到燃料中，結(jié)合催化劑。新發(fā)現(xiàn)發(fā)表在Nature Communications雜志上。

“這里的目標(biāo)是從過多的二氧化碳產(chǎn)生復(fù)雜的，液化烴2和其他可持續(xù)的資源，如陽光，” PRASHANT耆那教，一個化學(xué)教授和研究的共同作者。“液體燃料是理想的，因為它們比氣體更容易，更安全，更經(jīng)濟，因為它們是由長鏈分子制成，含有更多的鍵 - 這意味著它們能夠更密集地包裝能量。”

在Jain的實驗室，博士后研究員和該研究的第一作者Sungju Yu使用金屬催化劑吸收綠光并轉(zhuǎn)移CO2和水之間化學(xué)反應(yīng)所需的電子和質(zhì)子- 填充自然光合作用中色素葉綠素的作用。

金納米顆粒工作特別好作為催化劑，Jain說，因為它們的表面與CO有利地相互作用2分子，是在吸收光效率和不分解或降解等，可以很容易玷污其它金屬。

有幾種方法可以釋放儲存在烴類燃料的鍵中的能量。然而，燃燒的易常規(guī)方法最終產(chǎn)生更多的CO2-這是適得其反收獲并在第一地點存儲太陽能的概念，Jain說。

他說：“從這一過程中產(chǎn)生的碳氫化合物還有其他非傳統(tǒng)的潛在用途。”“他們可以用來為燃料電池提供電流和電壓。世界各地都有實驗室試圖找出如何有效地進行碳氫化合物轉(zhuǎn)換，”Jain說。

令人興奮，因為這種合作開發(fā)2-to-液體燃料可能是對綠色能源技術(shù)，研究人員承認，耆那教的人工光合作用過程遠不有效，因為它是植物。

“我們需要學(xué)習(xí)如何調(diào)整催化劑以提高化學(xué)反應(yīng)的效率，”他說。“那么我們就可以開始努力確定如何擴大這個過程。而且，像任何非傳統(tǒng)的能源技術(shù)一樣，還有許多經(jīng)濟可行性問題需要解決。”

能源和生物科學(xué)研究所通過EBI-Shell計劃支持了這項研究