離子液體催化劑：廢氣轉(zhuǎn)燃料新技術(shù)

在人工光合作用中，電化學(xué)電池利用從太陽能集熱器或風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的能量，將二氧化碳轉(zhuǎn)化成為簡(jiǎn)單的碳燃料，如甲酸或甲醇，進(jìn)而將其制成乙醇或其他燃料。不過，人工光合作用要想成為主流技術(shù)仍面臨著困難：將二氧化碳轉(zhuǎn)化成為一氧化碳的過程要耗費(fèi)大量能量。整個(gè)過程需要大量的電力來驅(qū)動(dòng)上述反應(yīng)，以至于儲(chǔ)存的能量少于消耗的能量。

以前的研究顯示，當(dāng)二氧化碳和水反應(yīng)生成一氧化碳或者甲酸時(shí)，首先是要生成一種帶負(fù)電的二氧化碳中間體，再由這種中間體轉(zhuǎn)換為燃料。生成這種中間體需要很高的能量，這也是為什么二氧化碳的轉(zhuǎn)化一直需要高電勢(shì)的原因。

對(duì)此，科研小組表示，他們的離子液體催化劑能夠降低過程中所需的能量，離子液體可使反應(yīng)中間體穩(wěn)定，從而使得轉(zhuǎn)換過程需要更少的電力。為了降低所需的電能，科研小組創(chuàng)造了這個(gè)以離子溶劑為電解質(zhì)和催化劑的電化學(xué)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，水在正極上分解并釋放出氫離子，氫離子滲透并且與負(fù)極上的二氧化碳反應(yīng)，產(chǎn)生一氧化碳。利用這個(gè)系統(tǒng)，二氧化碳只需要非常低的電能就可以轉(zhuǎn)化為合成氣體，為下一步有機(jī)化合物的合成提供很大便利。其中，合成氣體的生產(chǎn)效率可以達(dá)到80%以上。

柯尼斯表示：“人工光合作用最重要的一點(diǎn)是不會(huì)與人爭(zhēng)糧。與用生物質(zhì)發(fā)電相比，這種方法的發(fā)電成本更低。此外，這項(xiàng)研究還能減少對(duì)化石燃料的依賴，同時(shí)降低二氧化碳排放量。”

接下來，為了能讓這個(gè)離子液體催化劑可以達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用，科研小組需要最大限度地加快反應(yīng)速度，并使轉(zhuǎn)化率最大化。這一研究得到了美國(guó)能源部的大力支持。