科學家開發將二氧化碳轉化為燃料的新方法 或可用於製造火星燃料

據外媒報道，辛辛那提大學的工程師們正在開發將温室氣體轉化為燃料的新方法，以應對氣候變化並讓獲得火星燃料。 辛辛那提大學工程與應用科學學院副教授吳敬傑（音譯）和他的學生在一個反應器中使用碳催化劑將二氧化碳轉化為甲烷。該反應被稱為"薩巴捷反應"，來自已故法國化學家保羅·薩巴捷，國際空間站用它來清除宇航員呼吸的空氣中的二氧化碳，併產生火箭燃料以保持空間站在高軌道上。

但吳敬傑想得更遠。火星大氣幾乎完全由二氧化碳組成。吳敬傑説，宇航員可以通過在紅色星球上製造他們到達後所需的燃料來節省他們返程所需的一半燃料。他表示：“這就像火星上的一個加油站。你可以很容易地通過這個反應器泵送二氧化碳，併為火箭生產甲烷，”

辛辛那提大學的研究發表在《自然通訊》雜誌上，合作者來自萊斯大學、上海大學和華東理工大學。吳敬傑通過研究電動汽車的燃料電池開始了他的化學工程生涯，但大約10年前開始在他的化學工程實驗室研究二氧化碳轉化。

“我意識到，温室氣體將成為社會的一個大問題，”吳敬傑説。“很多國家都意識到，二氧化碳是我們社會可持續發展的一個大問題。這就是為什麼我認為我們需要實現碳中和。”

拜登政府已經設定了一個目標，即到2030年實現温室氣體污染物減少50%，到2050年實現依靠可再生能源的經濟。“這意味着我們將不得不回收二氧化碳，”他説。

吳敬傑和他的學生們，包括主要作者和辛辛那提大學博士生張天宇，正在試驗不同的催化劑，如石墨烯量子點--只有納米大小的碳層--可以增加甲烷的產量。吳敬傑説，這個過程有希望幫助緩解氣候變化。但它也有一個很大的商業優勢，即作為副產品生產燃料。

“這個過程比10年前的產量高100倍。所以你可以想象，進展會越來越快，“吳敬傑説。“在未來10年，我們會有很多創業公司將這項技術商業化。”

吳敬傑的學生正在使用不同的催化劑，不僅生產甲烷，而且生產乙烯。乙烯被稱為世界上最重要的化學品，用於製造塑料、橡膠、合成服裝和其他產品。

“綠色能源將是非常重要的。在未來，它將代表一個巨大的市場。所以我想研究它，“張天宇説。

吳敬傑説，當與太陽能或風能等可再生能源結合時，從二氧化碳中合成燃料變得更加具有商業可行性。“現在我們有多餘的綠色能源，我們只是扔掉了。我們可以將這些多餘的可再生能源儲存在化學品中，“他説。

這個過程是可擴展的，可用於能產生數噸二氧化碳的發電廠。而且它是有效的，因為轉換可以在產生多餘二氧化碳的地方進行。

吳敬傑説，利用二氧化碳生產燃料方面的進展使他對人類在有生之年踏上火星更有信心。

“現在，如果你想從火星迴來，你將需要攜帶兩倍的燃料，這非常重，“他説。“而在未來，你將需要其他燃料。所以我們可以從二氧化碳中生產甲醇，並利用它們來生產其他下游材料。然後也許有一天我們可以在火星上生活。”