相對于當(dāng)前全球的能源消耗，太陽能能量巨大。如果可以有效的將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)燃料，可以保障全球能源的持續(xù)供應(yīng)，然而轉(zhuǎn)化效率低、材料昂貴等因素限制了太陽能燃料的發(fā)展。

12月24日的Science雜志上，科學(xué)家發(fā)明了一種簡單的反應(yīng)器，可以模擬植物將太陽能轉(zhuǎn)化為燃料的過程，反應(yīng)器使用標(biāo)準(zhǔn)的拋物面反射鏡將太陽射線集中到含有鈰氧化物催化劑的反應(yīng)室中，催化水和二氧化碳反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳，反應(yīng)器在使用材料、反應(yīng)速率、循環(huán)壽命、反應(yīng)堆技術(shù)和能量轉(zhuǎn)化效率等方面已經(jīng)經(jīng)過試驗(yàn)論證，反應(yīng)器設(shè)計(jì)簡單，多孔氧化鈰可直接暴露在太陽照射下，從而達(dá)到反應(yīng)所需要的溫度。與目前最先進(jìn)的光催化法相比，在二氧化碳還原步驟中，太陽能到生物燃料的轉(zhuǎn)化效率大約要高兩個數(shù)量級，產(chǎn)氫速率比其他太陽能熱化學(xué)反應(yīng)高一個數(shù)量級。太陽能到燃料的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到0.7-0.8%，轉(zhuǎn)化效率主要受反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和規(guī)模影響，反應(yīng)器的限速步驟是傳導(dǎo)和輻射過程中造成的熱能損耗，此障礙可以隨著反應(yīng)器的優(yōu)化和系統(tǒng)的進(jìn)一步集成整合逐漸克服。

反應(yīng)器已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中成功運(yùn)行，有望大規(guī)模生產(chǎn)可再生液體燃料。研究人員Haile估計(jì)，一個安裝在屋頂?shù)姆磻?yīng)器每天可以生產(chǎn)3加侖液體燃料。這一發(fā)明將首先用于生產(chǎn)交通運(yùn)輸燃料。

參考文獻(xiàn)：William C. Chueh et al. , High-Flux Solar-Driven Thermochemical Dissociation of CO2 and H2O Using Nonstoichiometric Ceria. Science. 330，1797-1801 (2010).