纳米技术晶圆将二氧化碳转化为乙醇

将空气中的二氧化碳转化为酒精的技术在可再生能源领域具有应用前景
(警告)真实的蒸馏器永不使用玻璃或明火。这仅仅是演示模型。Mike Walker

科学家们发现了一种方法,可以将大家最讨厌的温室气体二氧化碳与水混合,从而制造出酒精。

田纳西州橡树岭国家实验室的一个研究团队开发出一种将二氧化碳转化为乙醇的方法——而且是意外发现的。最初,他们希望将溶解在水中的二氧化碳转化为甲醇,甲醇是一种由火山气体和微生物自然释放的化学物质,如果摄入会对人体造成失明。

但他们没有得到甲醇,反而发现了乙醇,它是金酒的主要成分,也是一种潜在的燃料来源。令团队惊讶的是,他们发现这种新材料不仅能将二氧化碳转化为乙醇,而且几乎不需要外部支持。

这种材料是一块微小的芯片——大约一平方厘米大小——上面布满了尖刺,每个尖刺只有几个原子宽。每个尖刺由氮构成,外层包裹着碳鞘,尖端嵌入着一个小铜球。将芯片浸入水中,然后鼓入二氧化碳。铜就像一个微型避雷针,吸引电能,驱动二氧化碳和水转化为乙醇的初始步骤,之后分子会转移到碳鞘上完成整个过程。

首席研究员Adam Rondinone表示,这就像是燃烧的逆过程——通常乙醇可以与氧气燃烧产生二氧化碳和水以及能量。但他们成功地逆转了这一过程,输入二氧化碳和水,提供电能,最终得到了乙醇。

ethanol-producing nanomaterial
橡树岭国家实验室

这种新型纳米结构材料允许研究人员使用铜等广泛可用的材料,而不是铂等更昂贵的选项。过去,这阻碍了这种材料大规模生产的能力。

该团队希望,由于其材料由更易获得的组件构成,因此能够成功实现规模化生产。

尽管该过程可能对大气中的二氧化碳含量帮助不大——Rondinone表示,这将需要过高的能量成本——但他相信,该过程还有另一种方式可以帮助满足能源需求。

Rondinone看到了一个机会,可以帮助解决风能和太阳能等间歇性能源的问题。通过捕获该过程产生的过剩电力,并将其以乙醇的形式储存起来,可以在风力涡轮机停止运转或太阳能不足时使用。

不过,别指望很快就能在货架上看到一款新的橡树岭国家实验室生产的130 proof(酒精含量65%)烈酒。尽管Rondinone表示这种乙醇与饮用的乙醇一样,但它也含有痕量的甲酸盐,这对人类是有毒的。他警告说:“在进一步纯化之前,我不建议人们饮用。”

更正:本文已更新,以纠正首席作者的名字。

 

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