“人工树叶”让二氧化碳变废为宝(中日双语)

2019-07-29 18:12:00来源：网络

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　　全世界每天有大量二氧化碳被排放到大气中，资源化高效利用是实现减排的重要途径，同时也是一个世界性难题。一直以来，我国使用的常规二氧化碳转化技术都需要高温、高压和催化剂，获取这些条件离不开能源的使用。在我国以煤炭为主的能源背景下，传统技术会导致额外的二氧化碳的排放。

　　世界中で毎日、大量のCO2（二酸化炭素）が大気中に放出されている。資源化高効率活用が排出削減の重要な手段だが、世界的な難問でもある。中国がこれまで使用してきた通常のCO2変換技術は、高温・高圧及び触媒を必要とするが、これらを得るためにはエネルギーの使用が避けられない。中国の石炭中心のエネルギーを背景とし、従来の技術がCO2の余分な排出につながっている。

　　天津大学化工学院巩金龙教授巩的团队把目光聚焦到太阳能。“太阳能是自然界取之不尽用之不竭的绿色能源。”巩金龙说，他们想到了树叶的光合作用，一片树叶通过光合作用，吸收光能，把二氧化碳和水转变为富能的有机物，同时释放氧气。但是树叶的能量转化效率太低了，只有0.1%—1%。“我们要做的催化剂就像是一片能量转化效率是普通树叶百倍的人工树叶。”利用太阳能，人工树叶在催化剂的作用下把水和二氧化碳高效地转化为甲醇、甲烷等含碳分子，直接就可以作为燃料再次利用。

　　天津大学化工学院の鞏金竜教授が率いるチームは、太陽光エネルギーに目をつけた。鞏氏は「太陽光エネルギーは自然界の尽きることのないグリーンエネルギーだ。我々は木の葉の光合成をイメージした。1枚の葉は光合成により光エネルギーを吸収し、CO2と水を有機物に変えるとともに、酸素を排出する。だが木の葉のエネルギー変換効率は非常に低く、0.1−1％しかない。我々が作ろうとしている触媒は、エネルギー変換効率が普通の木の葉の百倍の人工木の葉だ。太陽光エネルギーを利用することで、人工木の葉は触媒の力を受け、水とCO2を効率的にメチルアルコールやメタンなど炭素を含む分子に変化させる。これは燃料として直接再利用できる」と説明した。

　　从0到1的转变是场异常艰辛的跋涉。首先，进行实验的设备没有现成的商业化装置可以购买，全靠研究团队自己探索设计开发。其次，选择哪种催化剂更高效，也全靠摸索着尝试，实验失败几乎成了常态。

　　 0から1への変化は苦戦を強いられる。まず、実験に使える商業化装置が存在せず、研究チームが自前で模索・設計・開発しなければならない。次に、どの触媒を選べば効率的かについても模索するしかない。実験の失敗が常態化した。

　　在研发过程中，巩金龙团队还面临着来自美国和日本同行的激烈竞争。

　　鞏氏のチームは研究開発中、米国や日本の同業者からの激しい競争にさらされた。

　　最终他们经过三年多的研究，实现了利用太阳能、氢能等绿色能源，在温和条件下进行二氧化碳的高效转化，建立了新型的“光电催化二氧化碳还原”“二氧化碳加氢还原”途径，打通了从二氧化碳到液体燃料和高附加值化学品的绿色转化通道，实现了将二氧化碳还原为甲醇和其他碳氢燃料的新突破。在转化过程中，其含碳产物的产率高达92.6%，其中甲醇的选择性为53.6%，达到世界领先水平。相关研究成果作为封面热点论文，在《德国应用化学》《能源与环境科学》等国际知名期刊上发表。

　　彼らは最終的に3年以上の研究を経て、太陽光エネルギーや水素エネルギーなどのグリーンエネルギーが温和条件下でのCO2を効率的に変換し、新たな「光電触媒反応CO2還元」「CO2水素還元」を構築する手段を実現した。CO2を液体燃料及び高付加価値化学製品に変えるグリーンなルートを築き、CO2をメチルアルコールやその他の炭化水素燃料に還元させる新たな進展を実現した。変換の過程において、その炭素系物質の収率は92.6％にも達している。うちメチルアルコールの選択性は53.6％で、世界トップ水準に達している。関連研究成果は巻頭記事として「Angew. Chem. Int. Ed」「Energy Environ. Sci」などの世界的に有名な学術誌に掲載されている。

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