二氧化碳和水是汽油燃烧后的主要产物。使用太阳能能不能将燃烧过程逆转？这听起来好像是天方夜谭，不过，美国科学家正在将它变为现实。
建造“液体太阳燃料”工厂
美国核安全管理局所属桑迪亚国家实验室科学家正在建造一个模型，尝试用聚焦的太阳能将二氧化碳变成一氧化碳，从而实现为二氧化碳进行化学方式的“充电”。一氧化碳可以用来制造氢气，也可作为合成甲醇、汽油、柴油、喷气发动机燃料等液体燃料的基础原料。该实验室的研究人员把通过这种方式得到的液体燃料称为“液体太阳燃料”。
正在建造的这个模型装置称为反转环接受器、反应器和同流换热器（CR5)，通过两个截然不同的步骤，它可以使二氧化碳的一个碳———氧键断裂，生成一氧化碳和氧气。这是利用阳光把二氧化碳转变为燃料的整个探索计划中最重要的一部分。
CR5的发明者里奇•戴弗说，设计这套装置的最初想法是把水分解成氢气和氧气，氢气可作为未来氢经济的燃料。后来，研究团队提出可用CR5将二氧化碳分解，就像分解水那样。在过去几年中，他们的概念已获得证明，而且正在完成一个利用聚焦的太阳能为二氧化碳进行“充电”的模型装置，由此产生的一氧化碳、氢气和氧气最终将在后续系统中被用来合成液体燃料。
让二氧化碳可循环使用
桑迪亚实验室燃料和能源转换部经理艾伦•斯特科尔介绍说，科学家早就知道，循环利用二氧化碳从理论上讲是可以的，但大多认为要做到技术上和经济上实用可行是不太可能的，所以这方面的研究热情一直不高。但桑迪亚实验室的研究团队不仅认为它可行，而且已经设计出完全符合他们期望的模型，并通过一个巧妙可行的两步过程成功地将二氧化碳分解。
斯特科尔承认，此项发明的动力之一缘于全球对减少温室气体排放的迫切需求。虽然这项发明成果可能还需要15年—20年才会有商业化产品进入市场，但它的前景非常光明。因为它不仅能够减少二氧化碳的排放，同时还让我们得以保留现有的选择，继续使用我们熟悉和喜欢的燃料。斯特科尔指出，将二氧化碳作为循环使用的燃料，显然要比埋藏它更具吸引力。
这项发明的激动人心之处在于，它将使化石燃料最少可以被使用两次，这意味着排放到大气中的二氧化碳将减少，从地下开采石油的速度也会减缓。比如，煤炭在清洁的火力发电厂燃烧后，释放出的二氧化碳将被捕获，然后在CR5中被还原成一氧化碳。作为初始原料，一氧化碳可以用来制造汽油、喷气燃料、甲醇及其他类型的液体燃料。
难怪美国国防部高级研究计划局对此技术也极为关注，已表示愿意掏钱资助他们。
从空气中“开采燃油”
液体燃料的应用前景意义重大，因为它完全适合现有的汽油和石油基础设施。由一氧化碳制得的合成燃料可以通过输油管道或运输卡车输送到加油站，就像现在从石油炼制出的汽油一样。还有一点也很重要，那就是装有普通的汽油或柴油发动机的车辆使用液体燃料也可以正常工作。
该发明的合作者吉姆•米勒说，他们计划的第一步是先从发电厂、烟囱和酿酒厂等比较集中的源头来捕获二氧化碳，但该发明的最终目标是从空气中把二氧化碳提取出来。将来一个包含从大气中捕获二氧化碳装置的系统最终会产生碳中性的液体燃料。
米勒说，这项研究的总体目标是利用这个模型来证明CR5概念的可行性，同时测定如何把小规模试验获得的结果扩展到实际装置。他认为，和将来逐步发展出的设施相比，现在的设计是很保守的。
戴弗表示，模型将在明年早些时候完成。他们计划首先进行把水分解成氢气和氧气的试验，然后再试验将二氧化碳分解成一氧化碳和氧气。
桑迪亚实验室的研究团队已经证明，上述化学过程可以重复进行，经过多次循环也不会造成性能损失，而且循环时间也足够短。下一步要做的就是，让所有的事情在一个连续工作的装置中完成。
本报记者李学华
来源：科技日报
