二氧化碳和水是汽油燃燒后的主要產(chǎn)物,。使用太陽(yáng)能能不能將燃燒過(guò)程逆轉(zhuǎn)？這聽(tīng)起來(lái)好像是天方夜譚,，不過(guò),，美國(guó)科學(xué)家正在將它變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
建造“液體太陽(yáng)燃料”工廠
美國(guó)核安全管理局所屬桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家正在建造一個(gè)模型,，嘗試用聚焦的太陽(yáng)能將二氧化碳變成一氧化碳,，從而實(shí)現(xiàn)為二氧化碳進(jìn)行化學(xué)方式的“充電”。一氧化碳可以用來(lái)制造氫氣,，也可作為合成甲醇,、汽油、柴油,、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料等液體燃料的基礎(chǔ)原料,。該實(shí)驗(yàn)室的研究人員把通過(guò)這種方式得到的液體燃料稱(chēng)為“液體太陽(yáng)燃料”。
正在建造的這個(gè)模型裝置稱(chēng)為反轉(zhuǎn)環(huán)接受器,、反應(yīng)器和同流換熱器(CR5),，通過(guò)兩個(gè)截然不同的步驟，它可以使二氧化碳的一個(gè)碳———氧鍵斷裂,，生成一氧化碳和氧氣,。這是利用陽(yáng)光把二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)槿剂系恼麄€(gè)探索計(jì)劃中最重要的一部分。
CR5的發(fā)明者里奇•戴弗說(shuō),，設(shè)計(jì)這套裝置的最初想法是把水分解成氫氣和氧氣,，氫氣可作為未來(lái)氫經(jīng)濟(jì)的燃料。后來(lái),，研究團(tuán)隊(duì)提出可用CR5將二氧化碳分解,，就像分解水那樣。在過(guò)去幾年中，他們的概念已獲得證明,，而且正在完成一個(gè)利用聚焦的太陽(yáng)能為二氧化碳進(jìn)行“充電”的模型裝置,，由此產(chǎn)生的一氧化碳、氫氣和氧氣最終將在后續(xù)系統(tǒng)中被用來(lái)合成液體燃料,。
讓二氧化碳可循環(huán)使用
桑迪亞實(shí)驗(yàn)室燃料和能源轉(zhuǎn)換部經(jīng)理艾倫•斯特科爾介紹說(shuō),，科學(xué)家早就知道，循環(huán)利用二氧化碳從理論上講是可以的,，但大多認(rèn)為要做到技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上實(shí)用可行是不太可能的,，所以這方面的研究熱情一直不高。但桑迪亞實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)不僅認(rèn)為它可行,，而且已經(jīng)設(shè)計(jì)出完全符合他們期望的模型,，并通過(guò)一個(gè)巧妙可行的兩步過(guò)程成功地將二氧化碳分解。
斯特科爾承認(rèn),，此項(xiàng)發(fā)明的動(dòng)力之一緣于全球?qū)p少溫室氣體排放的迫切需求,。雖然這項(xiàng)發(fā)明成果可能還需要15年—20年才會(huì)有商業(yè)化產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，但它的前景非常光明,。因?yàn)樗粌H能夠減少二氧化碳的排放,，同時(shí)還讓我們得以保留現(xiàn)有的選擇，繼續(xù)使用我們熟悉和喜歡的燃料,。斯特科爾指出,，將二氧化碳作為循環(huán)使用的燃料，顯然要比埋藏它更具吸引力,。
這項(xiàng)發(fā)明的激動(dòng)人心之處在于,，它將使化石燃料最少可以被使用兩次，這意味著排放到大氣中的二氧化碳將減少,，從地下開(kāi)采石油的速度也會(huì)減緩,。比如，煤炭在清潔的火力發(fā)電廠燃燒后,，釋放出的二氧化碳將被捕獲,，然后在CR5中被還原成一氧化碳。作為初始原料,，一氧化碳可以用來(lái)制造汽油,、噴氣燃料、甲醇及其他類(lèi)型的液體燃料,。
難怪美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局對(duì)此技術(shù)也極為關(guān)注,，已表示愿意掏錢(qián)資助他們。
從空氣中“開(kāi)采燃油”
液體燃料的應(yīng)用前景意義重大,，因?yàn)樗耆m合現(xiàn)有的汽油和石油基礎(chǔ)設(shè)施,。由一氧化碳制得的合成燃料可以通過(guò)輸油管道或運(yùn)輸卡車(chē)輸送到加油站,，就像現(xiàn)在從石油煉制出的汽油一樣。還有一點(diǎn)也很重要,，那就是裝有普通的汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)輛使用液體燃料也可以正常工作,。
該發(fā)明的合作者吉姆•米勒說(shuō)，他們計(jì)劃的第一步是先從發(fā)電廠,、煙囪和釀酒廠等比較集中的源頭來(lái)捕獲二氧化碳,，但該發(fā)明的最終目標(biāo)是從空氣中把二氧化碳提取出來(lái)。將來(lái)一個(gè)包含從大氣中捕獲二氧化碳裝置的系統(tǒng)最終會(huì)產(chǎn)生碳中性的液體燃料,。
米勒說(shuō),，這項(xiàng)研究的總體目標(biāo)是利用這個(gè)模型來(lái)證明CR5概念的可行性，同時(shí)測(cè)定如何把小規(guī)模試驗(yàn)獲得的結(jié)果擴(kuò)展到實(shí)際裝置,。他認(rèn)為，和將來(lái)逐步發(fā)展出的設(shè)施相比,，現(xiàn)在的設(shè)計(jì)是很保守的,。
戴弗表示，模型將在明年早些時(shí)候完成,。他們計(jì)劃首先進(jìn)行把水分解成氫氣和氧氣的試驗(yàn),，然后再試驗(yàn)將二氧化碳分解成一氧化碳和氧氣。
桑迪亞實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明,，上述化學(xué)過(guò)程可以重復(fù)進(jìn)行,，經(jīng)過(guò)多次循環(huán)也不會(huì)造成性能損失，而且循環(huán)時(shí)間也足夠短,。下一步要做的就是,，讓所有的事情在一個(gè)連續(xù)工作的裝置中完成。
