大通太阳能中心是液体燃料转换的先驱

太阳为我们的太阳系提供动力, 照亮我们的地球，帮助维持我们所知的生命, 然而，太阳的大部分能量仍未被人类利用. 全世界都在努力应对新出现的气候和能源危机, 科学家们正越来越多地向太阳寻求解决方案.

卡罗莱纳的研究人员在这门科学的发展中发挥了突出作用, 特别是自2020年在教堂山成立太阳能与液体燃料混合方法中心以来.

CHASE太阳能中心由美国能源部提供的为期五年的4000万美元资助.S. 能源部基础能源科学办公室, 将太阳城娱乐定位为太阳能研究的全国领导者. 现在是四年级, 大通已经取得了重大进展, 包括开发三种转换阳光的机制, 水和二氧化碳变成液体甲醇.

Stephen Tereniak, 蔡斯太阳能燃料中心的合成科学家, 3月22日在实验室工作, 2024, 在教堂山北卡罗来纳大学校园的默里大厅. CHASE(太阳能与液体燃料混合方法中心)的任务是从吸收光的半导体材料中开发液体燃料. (约翰尼·安德鲁斯/太阳城娱乐)

“CHASE的大目标是在利用阳光驱动能量贫乏分子(如二氧化碳和水)转化为能量丰富的燃料背后的科学上取得有意义的进展,吉莉安·邓普西说, CHASE副主任，鲍曼和戈登·格雷化学特聘教授.

“很明显，我们需要从化石燃料能源转向可持续能源，以满足我们日益增长的能源需求，减缓气候变化.”

尽管太阳能电池板和其他光伏设备的扩散, 将太阳光转化为液体燃料是一门相对不发达的科学. 因为我们的能源经济是在液体燃料的基础上运行的——而且液体燃料的能量密度比电池高得多——它从阳光中产生的能量可能会对全球产生巨大影响.

卡罗莱纳正与耶鲁等六所大学合作, Princeton, 埃默里大学和北卡罗来纳州立大学, 宾夕法尼亚大学, 和布鲁克海文国家实验室——创造一个高度协作的环境来解决一个复杂和多方面的问题.

邓普西说:“我们不是一个研究人员在研究这个问题. “我们是100多名来自不同背景的员工的中心, 在这个问题上不同的专业知识和互补的专业知识.”

是什么让利用阳光生产液体燃料如此具有挑战性?

想象一下你车里的汽油. 汽油燃烧时，会产生二氧化碳、水蒸气和能量. CHASE想干什么, 在本质上, 是用二氧化碳来逆转这个反应, 水和能源生产燃料.

这种“上坡”的化学反应不是自发发生的，需要能量. 通过将吸收光的半导体与分子催化剂配对, CHASE的目标是利用太阳能制造液体燃料.

Hyuenwoo杨, 他是北卡罗来纳州立大学格雷格·帕森斯实验室的博士后研究员, 3月22日在实验室工作, 2024, 在教堂山北卡罗来纳大学校园的默里大厅. CHASE(太阳能与液体燃料混合方法中心)的任务是从吸收光的半导体材料中开发液体燃料. 北太阳城娱乐立大学是与北卡罗来纳大学合作开展这项研究的多所大学之一. (约翰尼·安德鲁斯/太阳城娱乐)

CHASE专注于发展可以为未来技术奠定基础的科学.

“人们可以想象未来会有一个闭环系统, 用含碳的液体燃料像我们现在这样大量燃烧, 但是要控制好, 在所谓的燃料电池中,杰拉尔德·迈耶说, CHASE主任和化学教授. “你可以燃烧液体燃料, 得到二氧化碳，然后循环利用，而不释放到大气中.”

这样一个系统将创造一种更可持续和可再生的能源，同时也减轻了大气中二氧化碳对气候的影响. 但在这种技术可用之前，仍有许多问题需要回答和解决. 大通银行的资金将于2025年到期, 迈耶和登普西都表示，希望能延长拨款.

“我们上四年级, 我们希望能和CHASE再续五年的合同,邓普西说. “我们希望进一步推动科学发展，使其达到技术就绪水平.”

这项研究是由美国能源部资助的能源创新中心CHASE的一部分.S. 能源部，科学办公室.