科学证实可直接将CO2和水转化成碳氢化合物燃料

材料牛注：UTA的科学家称其开发出了一种方法，能够直接将CO2和水转化成碳氢化合物燃料。

德克萨斯大学阿灵顿分校（UTA）的化学家和工程师已证实，聚集光束、热量和高压能够促进二氧化碳和水直接生成可用的液态碳氢化合物燃料。

这项可持续的新技术工艺简单、价格低廉，利用大气中的二氧化碳生产燃料，还能控制全球变暖。研究人员称，燃料生产过程可将氧 气释放进大气系统，因为反应副产品就是氧气，这就能够对环境产生积极的影响。“我们的技术也将给电动汽车和氢气汽车带来重要益处，因为反应生成的诸多碳氢化合物产品正是汽车使用的燃料，因此没有必要更改目前的燃料分配系统，” 弗雷德里克•麦克唐奈称，他是UTA 生化系学院的临时主席，也是本项目的主要研究员之一。

在今日发表于《美国科学院学报》的一篇名为《太阳能光热化学烷烃反向燃烧技术》文章中，研究人员详述了利用单步法将二氧化碳 和水转化成液态碳氢化合物和氧气的过程，该过程在光热化学连续反应器中进行，反应温度为180~200℃，反应压力为6个大气压。“我们 是首个借助光能和热能，在单级反应器中利用二氧化碳和水合成液态碳氢化合物的机构，”UTA机械和航空航天工程教授、本项目的联合研 究员布赖恩•丹尼斯称，“聚集光束能够催化光热化学反应，产生高能介质和热量，从而催化热化学碳链形成反应，一步生成碳氢化合物。”

UTA负责研究工作的副校长杜安•迪莫斯对研究人员取得的成功表示赞许，“发现利用二氧化碳和水生成可再生碳氢化合物燃料的单步 反应是一项巨大成就。这一成就巩固了UTA作为全球环境影响领域领先研究机构的地位，同时也在我校2020年战略计划中。”

本次实验使用的是二氧化钛混合光化学和热化学催化剂，二氧化钛是一种不能完全吸收可见光谱的白色粉末。“我们下一步要研发一 种能够更好匹配太阳光谱的催化剂，” 麦克唐奈称，“这样我们就能更为高效地利用入射光的整个光谱，从而实现开发出可持续太阳能液 态燃料的最终目标。”

论文作者设想利用抛物柱面镜将太阳光汇聚至催化床，为反应提供热量及光激发。多余的热量还可用来催化生产太阳能燃料设施的其他相关反应，其中包括产品分离和水净化。

美国国家科学基金会和罗伯特•A•韦尔奇基金会为本项研究提供资金支持。机械和航空航天工程博士后研究员威莱万•查曼尼、研究生研 究助理兼UTA化学和生物化学系博士穆罕默德•法赫尔•伊斯兰姆也是本项目的成员。过去四年间，麦克唐奈和丹尼斯的可持续能源项目获得 了260余万美元的资金及合作基金。麦克唐奈和丹尼斯也研究将天然气转换为高级柴油及航空燃料的技术。他们二人与UTA的可再生能源和 科学技术中心（即CREST）合作开发了将气体转化成液体的技术，目前正致力于将这一技术商业化。

麦克唐奈也研究生产氢气的新型光催化剂，目的是建立一个借助太阳能将水分子分解成氢气和氧气的人工光合系统，生产出的氢气可作 为清洁燃料使用。麦克唐奈在哈佛大学完成博士后教育后，于1995年进入理学院，并取得了西北大学无机化学博士学位。丹尼斯于2004年 以助理教授的身份进入工学院，并取得了宾夕法尼亚州立大学航空航天工程博士学位及东京大学环境工程的博士后学位。

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感谢材料人编辑部任丹丹提供素材。