太陽能輔助下二氧化碳的可再生燃料

2020-11-25 騰訊網

林雪平大學的研究人員與生長反應器一起工作，該反應器由立方碳化矽製成。

瑞典林雪平大學的研究人員正在嘗試將二氧化碳（一種溫室氣體）轉化為利用太陽光產生的能量的燃料。最近的結果表明，可以使用他們的技術從二氧化碳和水中選擇性地生產甲烷，一氧化碳或甲酸。該研究已經發表在ACS Nano上。

植物將二氧化碳和水轉化為氧氣和高能糖，它們用作「燃料」來生長。他們從陽光中獲取能量。林建平大學的孫建武和他的同事正在嘗試模仿這種被稱為光合作用的反應，這種反應被植物用來從空氣中捕獲二氧化碳並將其轉化為甲烷，乙醇和甲醇等化學燃料。該方法目前處於研究階段，科學家的長期目標是轉化太陽能為燃料。

該部門高級講師孫建武說：「通過利用太陽能將二氧化碳轉化為燃料，該技術可以促進可再生能源的發展，並減少對化石燃料燃燒的氣候的影響。」林雪平大學物理，化學和生物學專業。

石墨烯是存在的最薄的材料之一，由單層碳原子組成。它具有彈性，柔韌性，對日光透明，並且是良好的電導體。這些特性的組合確保了石墨烯具有在電子和生物醫學等應用中使用的潛力。但是僅石墨烯並不適合LiU研究人員尋求的太陽能轉換應用，因此他們將石墨烯與半導體立方碳化矽（3C-SiC）結合在一起。林雪平大學的科學家以前已經開發出一種世界領先的方法，可以在由碳和矽組成的立方碳化矽上生長石墨烯。當加熱碳化矽時，矽蒸發，而碳原子保留並以石墨烯層的形式重構。研究人員先前已經表明，可以以受控的方式將多達四層的石墨烯彼此疊置。

林建平大學高級講師孫建武。

他們將石墨烯和立方碳化矽結合在一起，開發出了一種基於石墨烯的光電極，該電極保留了立方碳化矽捕獲陽光能量並產生電荷載流子的能力。石墨烯在保護碳化矽的同時充當導電透明層。

基於石墨烯的技術的性能受多個因素控制，其中重要的一個因素是石墨烯與半導體之間的界面質量。科學家已經詳細研究了該界面的特性。他們在文章中表明，他們可以定製矽上的石墨烯層碳化物和控制基於石墨烯的光電極的性能。以此方式使二氧化碳的轉化更有效，同時組分的穩定性得到改善。

研究人員開發的光電極可以與各種金屬的陰極結合，例如銅，鋅或鉍。通過選擇合適的金屬陰極，可以從二氧化碳和水中選擇性地形成不同的化合物，例如甲烷，一氧化碳和甲酸。

「最重要的是，我們已經證明，我們可以使用太陽能的能量，以控制轉化的碳 氧化物成甲烷，一氧化碳或甲酸，」建武Sun說

甲烷用作燃料中的車輛適於使用氣體燃料。一氧化碳和甲酸可以進一步加工以使其可用作燃料，也可以在工業中使用。」

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