全球變暖現(xiàn)在是世界各國都在考慮的大問題,，很多科學家都在研究如何將二氧化碳封存,，以減少其對地球環(huán)境的影響。不過,，美國桑迪亞國家實驗室的科學家們最近成功演示了一臺樣機，可以利用太陽能,，將水和二氧化碳轉化為氫氣和一氧化碳,。這個“從陽光到汽油”的系統(tǒng)將幫助人們找到一個循環(huán)利用二氧化碳的好辦法，將發(fā)電站和工廠排放的二氧化碳轉化為汽油,、柴油和航空燃料,，其能量轉換效率至少達到自然界光合作用效率的兩倍。
美國麻省理工學院《技術評論》雜志日前報道說,，今年秋天,，桑迪亞國家實驗室的一臺手工制造的樣機測試獲得成功。“這是我們評估的第一臺樣機。”該機器的發(fā)明者——桑迪亞國家實驗室的研究人員Rich Diver說,。
“目前看來,，我們認為這是除封存二氧化碳以外的另一個選擇。”桑迪亞先進材料實驗室的化學工程師James Miller說,。他的解釋是,，不用將二氧化碳泵入地下永久保存，充足的太陽能可以被用來獲得“反向燃燒”,，將二氧化碳變回一種燃料,。“這一方法可以對煤廠、釀酒廠等集中排放源釋放的二氧化碳進行高效利用”,。
這個圓柱形的金屬機器,，被稱為反轉環(huán)接收反應換熱器（CR5），依靠被聚焦的太陽能來引發(fā)一種富鐵合成材料的熱化學反應,。根據(jù)設計,，該材料在極高溫條件下會放棄一個氧分子，而溫度降下來時又會重新得到一個氧分子,。
該樣機每一側各有一個腔體,。一邊是熱的，另一邊涼一些,。貫穿中間的是14個飛盤狀的環(huán),，以每分鐘一圈的速度旋轉。每個環(huán)的外沿都由以鋯基為載體的鐵氧化合材料組成,?？茖W家們使用一個太陽能聚集器來加熱一側的腔體至1500攝氏度，使得環(huán)一側的鐵氧化物放棄氧分子,。當這一側旋轉到另一個腔體時,，馬上開始降溫，二氧化碳也被泵入,。這種降溫過程幫助鐵氧化物從二氧化碳中“偷”回氧,，留下一氧化碳。這個過程不斷重復,，使得泵入的二氧化碳不斷變成一氧化碳向外輸出,。
Miller說，這一過程也可以用來生產氫氣,，唯一的不同在于,，往第二個容器內添加的不是二氧化碳，而是水,。這兩個過程分別得到的氣體——氫氣和二氧化碳混合后成為合成氣,，合成氣可以被當做傳統(tǒng)燃料的“簡易替換元件”。
Diver最初設計這一機器時，腦子里想的是氫經濟,。他的想法是避免電解的低效率,，建造一個太陽能熱機，直接生產氫氣和氧氣,，去掉電這個“中間人”,。目前，日本,、法國和德國的一些科學家還在繼續(xù)沿著這一研究思路努力,。
但是，桑迪亞國家實驗室的科學家們很快意識到,，相同的過程可以將二氧化碳變?yōu)橐谎趸?。即使氫經濟無法實現(xiàn)，他們仍然有辦法制造出我們現(xiàn)在所依賴的傳統(tǒng)燃料,，而且這一辦法還可以減少因煤和天然氣的燃燒所帶來的環(huán)境影響,。
Diver說，目前他們面臨的挑戰(zhàn)是如何提高該系統(tǒng)的效率,。如果桑迪亞實驗室的研究團隊可以實現(xiàn)更高的效率,，“那將是非常重要的一步。”加拿大女王大學的Vladimir Krstic說,。他是該校高級陶瓷和納米材料制造中心的主任,。
研究者指出，該技術大約還需要15到20年才能真正推向市場,。在這期間他們的目標是每三年推出新一代的樣機,，不斷提高能量轉化效率以及降低成本。這也許可以寄希望于新的陶瓷合成材料的發(fā)展,，這樣的材料在較低一些的溫度就會釋放氧分子,，使得更多的太陽能被轉換成氫氣或一氧化碳。
“我們的短期目標是將效率提高幾個百分點,。”Miller說,，“它看起來可能只是很小的一個數(shù)字，但我們可以將它與光合作用相比較,，光合作用在利用太陽能方面其實效率是非常低下的,。”
據(jù)Miller介紹，光合作用的理論最高效率大約為5%,，但實際上只能達到約1%。他相信,，從太陽能到燃料的轉換效率最終能夠接近10%,。“不過我們目前距離這一目標還很遠。”Miller說。（生物谷Bioon.com）
