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美國研究室意外取得重大突破,溫室氣體二氧化碳瞬間變身乙醇


科學家發現把二氧化碳轉化成乙醇的方法,或可用於應對全球變暖。圖為中國河北一家工廠。
科學家發現把二氧化碳直接轉化成乙醇的新方法,或可用於應對全球變暖。圖為中國河北一家工廠。攝:Kevin Frayer/Getty

科學家們常常經年累月工作而又毫無所獲,但偶爾也能無意間取得遠超預期的成果。近日,位於美國田納西州(Tennessee)的橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory,ORNL)宣布,他們的研究團隊在無意間發現了一件令人難以置信的事:單獨使用一種催化劑(Catalyst),就能把温室氣體二氧化碳直接轉化成可再生的清潔能源乙醇(Ethanol)。如果這一發現能走出實驗室,或將有助改進人類利用能源的方式,緩解全球變暖趨勢。

研究團隊表示,他們原本預計要經過多個步驟,組合使用不同的催化劑才能令兩者間發生轉化。但研究卻順利得超乎預料。

我們發現這種催化劑的過程有些偶然,當時我們試圖研究催化反應的第一步,後來我們意識到這種催化劑已經搞定了整個過程。

美國橡樹嶺國家實驗室研究團隊成員 Adam Rondinone

研究團隊使用了納米技術(Nanotechnology)來加工矽基催化劑。他們首先在矽的表面鋪設納米級的銅陳列與碳尖峰,再把氮原子安置在所有碳尖峰的頂端,使矽基產生高低不平的表面紋理;然後將處理過的矽基暴露於二氧化碳與少量的電荷之中,即可將二氧化碳氣體轉化成液態乙醇。該催化過程引發了複雜的鏈式化學反應,但本質上就是將燃燒的過程反轉過來。整個轉換過程可以在常温下進行,更重要的是該催化幾乎沒有任何副反應,產生的乙醇相當純正。

除了能轉化二氧化碳外,這種技術的另一驚喜是或可用於儲存電能。因為在轉化過程中,需要用電力補充其中的化學能差,而產生的乙醇——俗稱酒精,是一種相對安全、又容易保存的常見燃料。

在這一方法下,日後我們或可將電廠的多餘電能儲存成乙醇,等到需要時再將其用作燃料電池轉化回來;或者將乙醇運輸到缺電地區,作為補充和替代性電能。由於在用乙醇發電過程中,所產生的二氧化碳既是之前轉化用的二氧化碳,也就是說這種方法不會產生新的溫室氣體。

ORNL 是美國能源部(Department of Energy,DOE)所屬的大型國家實驗室,成立於第二次世界大戰期間的1943年,最初是美國政府研發與製造原子彈的曼哈頓計劃(Manhattan Project)的一部分,目前則在美國能源部科學實驗室辦公室(Office of Science Laboratories)的支持下,為其研究人員提供最先進的大型工具,致力於推動能源科學的革命性突破。

縱觀人類科技史,意外發現導致重大突破的傳奇故事比比皆是——放射性、青黴素和微波爐都是如此,或許這一發現也有希望。

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催化劑被用於化學行業約90%的生產過程中,並且是製造燃料、塑料、藥品和化肥的基本物質。至少有15項諾貝爾獎被授予催化劑方面的研究工作。

聲音

如果可以把這一技術與太陽能和風力發電集成,這個「一石二鳥」的解決方案將改變一切。

澳洲科技新聞網站 ScienceAlert

或許因為這個發現,在所謂的「氫能源社會」來臨前人類會來個大轉彎,先達成「乙醇能源社會」呢?

Engadget 資深編輯 Andy Yang

來源:EngadgetMotoringScienceAlertORNL

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