辛辛那提大学迈克尔·米勒
辛辛那提大学化学工程系学生张天宇举起一小瓶石墨烯，用作将二氧化碳转化为甲烷的催化剂
信用:安德鲁·希格利/加州大学创意 辛辛那提大学的工程师正在开发新的方法，将温室气体转化为燃料，以应对气候变化，并让宇航员从火星回家
加州大学工程与应用科学学院助理教授吴京杰和他的学生在反应器中使用碳催化剂将二氧化碳转化为甲烷
已故法国化学家保罗·萨巴捷称之为“萨巴蒂埃反应”，国际空间站利用这一过程清除宇航员呼吸的空气中的二氧化碳，并产生火箭燃料，使空间站保持在高轨道上
但吴的想法要大得多
火星大气几乎完全由二氧化碳组成
吴说，宇航员到达这颗红色星球后，通过制造他们需要的东西，可以节省一半的返程燃料
“这就像火星上的加油站
你可以很容易地将二氧化碳泵入这个反应堆，为火箭产生甲烷，”吴说
加州大学的研究与莱斯大学、上海大学和华东科技大学的合作者一起发表在《自然通讯》杂志上
吴的化学工程生涯始于研究电动汽车的燃料电池，但大约10年前，他开始在自己的化学工程实验室研究二氧化碳的转化
一个实验反应器使用石墨烯量子点作为催化剂，将二氧化碳转化为甲烷
信用:安德鲁·希格利/加州大学创意 “我意识到温室气体将成为社会的一个大问题，”吴说
“很多国家意识到二氧化碳是我们社会可持续发展的一个大问题
这就是为什么我认为我们需要实现碳中和
" 拜登政府设定了一个目标，即到2030年温室气体污染物减少50%，到2050年经济依赖可再生能源
“这意味着我们将不得不回收二氧化碳，”吴说
吴和他的学生，包括主要作者和加州大学博士生，正在试验不同的催化剂，如石墨烯量子点——碳层只有几纳米大——可以增加甲烷的产量
吴说，这个过程有望帮助缓解气候变化
但在生产副产品燃料方面，它也有很大的商业优势
加州大学化学工程系助理教授吴京杰(左)和博士生张天宇正在试验不同的催化剂，将二氧化碳转化为可储存的燃料，以应对气候变化
信用:安德鲁·希格利/加州大学创意 “这一过程比10年前的生产效率高出100倍
所以你可以想象进步会越来越快，”吴说
“未来10年，我们会有很多创业公司将这项技术商业化
" 吴的学生正在使用不同的催化剂来生产甲烷和乙烯
乙烯被称为世界上最重要的化学品，用于制造塑料、橡胶、合成服装和其他产品
“绿色能源将非常重要
未来，它将代表一个巨大的市场
所以我想继续努力，”张说
吴说，当与太阳能或风能等可再生能源相结合时，从二氧化碳合成燃料在商业上变得更加可行
“现在我们有多余的绿色能源，我们只是扔掉
我们可以将多余的可再生能源储存在化学品中，”他说
加州大学化学工程师吴京杰正在试验不同的催化剂，将二氧化碳转化为甲烷等燃料，以应对气候变化
信用:安德鲁·希格利/加州大学创意 该工艺可扩展用于产生数吨二氧化碳的发电厂
这是有效的，因为转化可以在产生过量二氧化碳的地方进行
吴说，二氧化碳燃料生产的进步使他更有信心人类将在有生之年踏上火星
“现在，如果你想从火星回来，你需要带两倍的燃料，这是非常重的，”他说
“在未来，你将需要其他燃料
因此，我们可以从二氧化碳中生产甲醇，并利用它们生产其他下游材料
然后也许有一天我们可以生活在火星上
"
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