伊利诺斯州的一个研究小组成功克服了一项有希望的技术的一个主要障碍，该技术同时减少了大气中的二氧化碳并产生了燃料。
伊利诺伊大学化学与生物工程教授Paul Kenis和他的研究小组与创业公司Dioxide Materials的研究人员合作，生产出一种改善人工光合作用的催化剂。该公司位于大学研究园区，由退休化学工程教授Richard Masel创立。该团队在“科学”杂志上报告了他们的结果。
人工光合作用是将二氧化碳气体转化为有用的碳基化学品的过程，最明显的是燃料或通常源自石油的其他化合物，作为从生物质中提取它们的替代方法。
在植物中，光合作用利用太阳能将二氧化碳(CO2)和水转化为糖和其他碳氢化合物。生物燃料是从玉米等作物中提取的糖精制而成。然而，在人工光合作用中，电化学电池使用来自太阳能收集器或风力涡轮机的能量将CO2转化为简单的碳燃料，例如甲酸或甲醇，其进一步精制以制备乙醇和其他燃料。
“关键优势在于与食品供应没有竞争，”该论文的联合首席研究员兼二氧化物材料公司首席执行官马塞尔说，“传输电力比运输生物质要便宜得多。炼油厂。“
然而，一个巨大的障碍使人工光合作用从跳跃变为主流：制造燃料，将二氧化碳转化为一氧化碳的第一步是太耗能。它需要如此多的电力来驱动第一反应，即产生燃料的能量多于储存在燃料中的能量。
伊利诺伊州小组采用了一种新方法，涉及离子液体催化反应，大大减少了驱动该过程所需的能量。离子液体稳定反应中的中间体，因此需要较少的电力来完成转化。
研究人员使用电化学电池作为流动反应器，将气态CO2输入和液体电解质催化剂的氧输出与气体扩散电极分开。细胞设计允许研究人员微调电解质流的组成以改善反应动力学，包括添加离子液体作为助催化剂。
“这降低了对CO的过电位2减少巨大，”凯尼斯，谁也机械科学与工程学院教授，并与贝克曼研究所高级科学技术下属说。“因此，必须采用更低的潜力。应用更低的潜力相当于消耗更少的能量来推动这一过程。”
接下来，研究人员希望解决吞吐量问题。为了使他们的技术对商业应用有用，他们需要加快反应并最大化转换。
“更多的工作是必要的，但这项研究为我们带来了显著更近一步减少对化石燃料的依赖，同时减少CO2链接到无用气候变化的排放量，”凯尼斯说。
研究生Brian Rosen，Michael Thorson，Wei Zhu和Devin Whipple以及博士后研究员Amin Salehi-Khojin是该论文的共同作者。美国能源部支持这项工作。
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