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科學家發明「人造樹葉」直接將二氧化碳轉化為燃料
「人造樹葉」透過太陽能將空氣內的
CO2 轉化為燃料
美國芝加哥伊利諾伊大學（University
of Illinois）的研究人員最近在《科學》期刊上報道了一種全新的太陽能電池。這種電池只需要利用太陽能，就能將空氣中的二氧化碳（CO2
）直接轉化為燃料。由於成本低廉，轉化高效，這種電池很可能改寫整個研究領域。
「人造樹葉」與傳統太陽能電池有何不同？
傳統太陽能電池將陽光轉化為電能後，必須儲存在笨重的電池組中。這樣從太陽能到實際應用，至少需要兩步轉化：太陽能——電池，電池——其它用途。而最新研究出的太陽能電池，可以利用太陽能，直接將大氣中的二氧化碳轉化為燃料。這跟植物利用太陽能製造糖類非常類似，堪稱「人造樹葉」。
「人造樹葉」的突破
為了解決環境及能源問題，將二氧化碳轉化為燃料一直是研究人員孜孜以求的目標。然而，由於二氧化碳化學性質穩定，很多轉化方法的效率並不高，有時還需要銀之類的貴金屬做催化劑。如何提高轉化效率，是太陽能電池研究領域的一個重大問題。
最新的太陽能電池在這個問題上取得了重大進展。突破點主要有兩處。第一，使用了一類新的納米材料做催化劑，過渡金屬二硫化合物（transition
metal dichalcogenides，TMDCs）。其中催化效果最好的是納米片狀的二硒化鎢（WSe2）。第二個突破點，使用了全新的電解質溶液，將乙基甲基咪唑鎓四氟硼酸鹽（ethyl-methyl-imidazolium
tetrafluoroborate）與等量水混合。保護催化劑，確保反應高效進行。
這種電池能將空氣中的二氧化碳直接轉化為燃料，堪稱「人造樹葉」
「人造樹葉」的應用前景
確切地說，「人造樹葉」的產物是合成氣，即氫氣和一氧化碳的混合氣體，可以直接燃燒，也可進一步轉化成柴油或其他碳氫燃料。無論是小範圍使用，還是建成大規模的「人造樹葉」農場，都非常有實用價值。
關於應用前景，項目負責人
Salehi-Khojin 表示，這項技術將來說不定能用到火星上。火星的大氣成分主要是二氧化碳，只要再找到水，「人造樹葉」就能在火星上大展身手。
科學家以核廢料製造鑽石電池，能持續供電一萬年
布里斯托大學一項研究成功一箭雙鵰，解決
21 世紀人類面對的兩項大難題。大學的物料科學家，成功利用核電廠的放射性廢料製造出一個能發電的人工鑽石電池，有望能同時解決核廢料及能源問題。
核廢料
傳統核電廠透過一種名為核分裂的過程，將放射性的鈾原子分裂，然後利用原子分裂時產生的熱力，煮沸清水利用水蒸氣推動渦輪發電。
這個過程最大的缺點是它所製造的危險核廢料。目前，我們必需把這些放射性廢物安全地儲藏，直至它完全失去放射性為止。但鑑於廢料長達
5,730 年的半衰期，過程非常漫長。
鑽石電池
但布里斯托大學卻發現了一個方法，能將放射性石墨加熱，將放射性的碳-14釋放出來，然後以高溫低壓的方式處理碳-14，將其變成一顆人造鑽石。
科學家發現，當這些人造鑽石靠近輻射場時，會產生少量的電流。隨後，研究員將這些鑽石電池封閉在另一顆非放射性鑽石內，防止輻射外洩，並加強鑽石內的輻射，令電池能夠產生更多電力，達幾乎百分之百的效率。
用途廣泛
這些鑽石核電池壽命極長，預計於
7746 年才會耗用一半的電力。因此，科學家相信這些電池於「無法充電或更換傳統電池的情況」中，是一個完美的解決方法。
未來的飛機、衛星甚至太空船，都有機會利用這種電池增加它們的飛航時間。起搏器或人工胰臟等醫療裝置亦可以變得更可靠，無需憂慮電池短缺的問題
，令病人可以更放心地生活。
這科技同時也是一個有效地處理核廢料的方法，幫助解決全球多達
240,000 噸的核廢料帶來的種種問題。
這個發現於上週五於布里斯托大學的網站公佈後，引來科學界熱烈的討論。但目前仍有多個問題有待解答，例如每一個電池能產生多少電力，消耗多少核廢料等等。這些問題有望於論文正式發表時一一解答。
參考資料：Cabot
Institute, ‘Diamond-age’ of
power generation as nuclear batteries developed, University of Bristol,
2016
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