科學家發明「人造樹葉」直接將二氧化碳轉化為燃料

美國芝加哥伊利諾伊大學（University of Illinois）的研究人員最近在《科學》期刊上報道了一種全新的太陽能電池。這種電池只需要利用太陽能，就能將空氣中的二氧化碳（CO_{2 ）}直接轉化為燃料。由於成本低廉，轉化高效，這種電池很可能改寫整個研究領域。

「人造樹葉」與傳統太陽能電池有何不同？

傳統太陽能電池將陽光轉化為電能後，必須儲存在笨重的電池組中。這樣從太陽能到實際應用，至少需要兩步轉化：太陽能——電池，電池——其它用途。而最新研究出的太陽能電池，可以利用太陽能，直接將大氣中的二氧化碳轉化為燃料。這跟植物利用太陽能製造糖類非常類似，堪稱「人造樹葉」。

「人造樹葉」的突破

 為了解決環境及能源問題，將二氧化碳轉化為燃料一直是研究人員孜孜以求的目標。然而，由於二氧化碳化學性質穩定，很多轉化方法的效率並不高，有時還需要銀之類的貴金屬做催化劑。如何提高轉化效率，是太陽能電池研究領域的一個重大問題。

最新的太陽能電池在這個問題上取得了重大進展。突破點主要有兩處。第一，使用了一類新的納米材料做催化劑，過渡金屬二硫化合物（transition metal dichalcogenides，TMDCs）。其中催化效果最好的是納米片狀的二硒化鎢（WSe₂）。第二個突破點，使用了全新的電解質溶液，將乙基甲基咪唑鎓四氟硼酸鹽（ethyl-methyl-imidazolium tetrafluoroborate）與等量水混合。保護催化劑，確保反應高效進行。

「人造樹葉」的應用前景

 確切地說，「人造樹葉」的產物是合成氣，即氫氣和一氧化碳的混合氣體，可以直接燃燒，也可進一步轉化成柴油或其他碳氫燃料。無論是小範圍使用，還是建成大規模的「人造樹葉」農場，都非常有實用價值。

關於應用前景，項目負責人 Salehi-Khojin 表示，這項技術將來說不定能用到火星上。火星的大氣成分主要是二氧化碳，只要再找到水，「人造樹葉」就能在火星上大展身手。