辛辛那提大學化學工程專業學生Tianyu Zhang手持一瓶石墨烯，它是二氧化碳轉化為甲烷的催化劑。

（圖片來源：Andrew Higley/UC Creative）

辛辛那提大學（UC）的工程師正在研究将溫室氣體轉化為燃料的新途徑，以應對氣候變化，甚至還可能将火星上的宇航員帶回家。

UC工程與應用科學學院副教授Jingjie Wu和他的學生使用一種碳催化劑将二氧化碳轉化為甲烷。由法國化學家Paul Sabatier提出并以其名字命名的“Sabatier反應”是一種将二氧化碳轉化為燃料的化學過程，國際空間站基于這一反應将宇航員們呼出氣體中的二氧化碳轉化為火箭燃料并維持空間站的高軌航行。但Wu的志向不止于此。

火星大氣幾乎全部由二氧化碳組成。Wu談道：“宇航員可以在到達火星後（利用這一反應）制造燃料，這樣便可以為返回地球節省一半燃料。這就好比在火星上建了個加氣站，隻需要将二氧化碳泵入反應器便可以得到火箭使用的燃料。”

UC和萊斯大學、上海大學以及華東科技大學聯合開展的這項研究發表于《自然·通訊》（Nature Communications）。

Wu起初在化工領域的工作是為電動車研發燃料電池，直到大約10年前，他開始在他的實驗室中研究二氧化碳的轉化。

一套以石墨烯量子點為催化劑，将二氧化碳轉化為甲烷的昂貴反應器。（圖片來源：Andrew Higley/UC Creative）

Wu認為：“我意識到了溫室氣體的威脅。許多國家也都意識到二氧化碳是人類社會可持續發展中的一個大問題，這也是我們需要進行碳中和的原因。我們必須得回收利用二氧化碳。”

Wu和包括論文主要作者、UC博士生Tianyu Zhang在内的學生一起，正在通過測試不同的催化劑，比如石墨烯量子點（一種納米尺度的多層碳結構），以提高甲烷的産率。

Wu有信心借助這一反應減緩氣候變化。另外，反應産生的甲烷能夠用作燃料，從而帶來顯著的商業價值。

UC化學工程副教授Jingjie Wu（左）和博士生Tianyu Zhang正通過實驗測試不同的催化劑，以将二氧化碳轉化為可存儲的燃料來應對氣候變化。（圖片來源：Andrew Higley/UC Creative）

Wu談道：“該反應的産率較10年前提高了100倍。所以可以想見，這一過程還将進一步提速；在未來10年中，人們将成立許多初創公司并推動它的商業化。”除了甲烷以外，Wu的學生還在用不同的催化劑生産乙烯。乙烯是世界上最重要的化學制品，用于制造塑料、橡膠、合成服裝等産品。

Zhang認為：“綠色能源至關重要，并将在未來占據很大市場。所以我希望投身于此。”

與可再生能源（比如太陽能和風能）結合并利用二氧化碳合成燃料變得越來越有商業前景。

Wu解釋道：“現在我們不得不丢掉許多過剩的綠色能源，而未來我們可以通過上述方法将過剩的可再生能源存儲到化學燃料中。”

作者：Michael Miller

翻譯：張宇哲

審校：董子晨曦

引進來源：物理學家組織網

本文來自：中國數字科技館

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