美国芝加哥伊利诺伊大学的研究人员最近在《科学》期刊上报道了一种全新的太阳能电池。这种电池只需要利用太阳能,就能将空气中的二氧化碳直接转化为燃料。由于成本低廉,转化高效,这种电池很可能改写整个研究领域。
传统太阳能电池将阳光转化为电能后,必须储存在笨重的电池组中。这样从太阳能到实际应用,至少需要两步转化:太阳能——电池,电池——其它用途。而最新研究出的太阳能电池,可以利用太阳能,直接将大气中的二氧化碳转化为燃料。这跟植物利用太阳能制造糖类非常类似,堪称人造树叶。
为了解决环境及能源问题,将二氧化碳转化为燃料一直是研究人员孜孜以求的目标。然而,由于二氧化碳化学性质稳定,很多转化方法的效率并不高,有时还需要银之类的贵金属做催化剂如何提高转化效率,是太阳能电池研究领域的一个重大问题。
最新的太阳能电池在这个问题上取得了重大进展。突破点主要有两处。第一,使用了一类新的纳米材料做催化剂,过渡金属二硫化合物。其中催化效果最好的是纳米片状的二硒化钨。第二个突破点,使用了全新的电解质溶液,将乙基甲基咪唑鎓四氟硼酸盐与等量水混合。保护催化剂,确保反应高效进行。
确切地说人造树叶的产物是合成气,即氢气和一氧化碳的混合气体,可以直接燃烧,也可进一步转化成柴油或其他碳氢燃料。无论是小范围使用,还是建成大规模的人造树叶农场,都非常有实用价值。
关于应用前景,项目负责人表示这项技术将来说不定能用到火星上。火星的大气成分主要是二氧化碳,只要再找到水,人造树叶就能在火星上大展身手。