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利用太阳能量引发化学反应 |
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科学家研制新型催化剂 让二氧化碳变身低成本液态燃料 |
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据美国物理学家组织网4月7日报道，美国加州理工学院和瑞士科学家携手研制出了一种太阳能反应器。该太阳能反应器采用了低成本的新型催化剂，可集中太阳的热量，通过热化学循环方法，将水和二氧化碳转变为氢气和一氧化碳，而大量的氢气和一氧化碳结合在一起可形成液态燃料，为汽车、手提电脑和全球定位系统（GPS）供电。
太阳是地球上主要的能量来源，更好地利用丰富的阳光是所有新能源专家试图摘取的“圣杯”。科学家很早就知道如何将水和二氧化碳转变为氢气和一氧化碳。但如何高效、批量且低廉地转换一直困扰着科学家。其中的一个“拦路虎”，是转换过程需要昂贵且稀有的铂或铱等元素来作催化剂，以促使反应发生。
该研究的领导者之一、加州理工学院材料科学和化学工程教授索西娜·海尔将目光投向了二氧化铈，金属铈的氧化物二氧化铈常用于自洁烤箱内壁，可作催化剂使用。铈储量丰富，因此，在完成同样任务时，成本更低。
新方法分两步进行：首先，使用太阳光散发的高温将二氧化铈分解为铈和氧气；然后在低温下将二氧化碳和水变为一氧化碳和氢气。
海尔如是描述该过程：当将二氧化铈加热至约1500摄氏度高温时，会自动地从其结构内释放出氧气；接着将其冷却，氧气离开后留下的空白需要新氧气来填满。在约为900摄氏度的较低温度时，铈、氢气和碳都需要氧气，但铈的需求更强烈，于是，它就会从水和二氧化碳中“掠夺”氧气来填满这些空白，因此，水和二氧化碳就变成了氢气和一氧化碳。
海尔表示，实验设备包括两部分，其中一部分是由加州理工学院研制的圆柱状容器，其内壁布满了二氧化铈。第二部分是目前安放在瑞士保罗谢勒研究所的太阳能收集器，它是一套巨大的曲面镜，可大范围收集太阳光。
科学家让这两个设备“联姻”，首先用积聚的阳光加热圆柱内的二氧化铈，然后朝反应器中输入水蒸气和二氧化碳，并测量流出的氢气和一氧化碳的数量。
海尔表示，铈储量丰富，是铂储量的10万倍，因此，可将反应成本减少几个数量级。但目前这个将太阳光、二氧化碳和水转变为液态燃料的反应器的转换效率不足1%。科学家表示，热动力学分析表明，理论上转换效率可达15%以上。此外，科学家也希望能找到比二氧化铈更好的燃料，同时降低发生反应所需要的高温和低温。
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