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标题:混合分子半导体光电极将太阳能转化为液体燃料

科学摘要
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标题:混合分子半导体光电极将太阳能转化为液体燃料

摘要:

布鲁克黑文国家实验室的科学家于2020年发明了一种催化剂,可以模拟、或者是实现类似于植物的光合作用。

也可以称为人工光合作用。试验成功的日期可能是2020年8月5日。

实验中使用了混合分子半导体光电极,该物质能够将太阳能转化为液体燃料。

该实验室将分子催化剂结合于半导体表面,制成光电极。

试验总费用为4000万美元,试验周期为5年。可能是2015年至2020年。该实验室为此新建了一个新的联合研究中心,该中心肯定还会有后续的进一步研究工作。该中心目前的名称是:太阳能转化液体燃料联合研究中心

该项目的负责人包括Javier Concepcion、Etsuko Fujita。

科学家鲍尔·杜巴尔说,该技术将革新美方的能源技术。杜巴尔还说,

植物利用太阳光照的能量,将水分子及二氧化碳分子合成为糖分、淀粉等碳水化合物。该项目的目标是,利用太阳光照的能量,将水分子及二氧化碳、氮气分子合成为高价值的碳基液态燃料。

在实验中,半导体材料用于吸收太阳能,分子催化剂用于能量转化。

实验的一个重大困难是,必须要将分子催化剂精密分布于半导体材料的表面,这样才能够确保所有的催化剂及半导体材料能够在长时间的复杂过程中,正常顺利工作。

参加实验的科学家表示,感谢实验室提供的先进设备,没有这些设备,将无法完成分子催化剂与半导体材料的结合步骤。

参加工作的工作人员还有:Zahid Ertem, David Grills, Gerald Manbeck, Dmitry Polyansky, and Jose Rodriguez, Emilio Mendez。该项目共计拥有35名工作人员。

埃默里大学,北卡罗来纳州立大学,宾夕法尼亚大学,北卡罗林那大学教堂山分校和耶鲁大学也参加了实验工作。

该实验目前的计划是,为了实现这种人工光合作用,研究由多种成分组成的催化系统,这些成分协同工作,形成光诱导电子转移,将CO2转化为甲酸盐

从二氧化碳生产甲酸盐,是以化学形式长期储存太阳能可再生能源的一种有吸引力的方法。

甲酸盐俗称蚁酸盐(英语:Formate)是甲酸根(即蚁酸根,HCOO−)离子和阳离子形成的盐。此为最简单的羧酸阴离子。

甲酸盐在一定温度可以分解,分解过程总体来说可以分为两步:

2 HCOO− → C2O42- + H2↑

C2O42- → CO32- + CO

可惜,该实验室没有公布分子催化剂及半导体材料的详细情况。

结尾部分:

摘要: #

混合分子半导体光电极将太阳能转化为液体燃料

作者:朱川