盐化人工光合作用

来自美国的化学工程师提出了一个概念新型人工光合系统将二氧化碳转化为几乎纯的液体乙醇燃料。它使用饱和盐电解质，根据他们的计算，该系统每年每平方公里将能够产生1527万加仑的乙醇。

乙醇由于其高能量密度和单位能量输入的市场价值而成为一种有吸引力的液体燃料。它通常通过水合乙烯或发酵从各种农业副产品中提取的糖来生产。

乙醇也可以在光电化学电池中由二氧化碳制成，这很有吸引力，因为它有可能支持未来的能源需求，同时缓解全球变暖。然而，一些挑战阻碍了实际应用。这些问题包括选择性(生产一系列碳氢化合物而不是纯乙醇)、膜燃料交叉损失(乙醇渗透到电池的错误一侧并转化为不需要的副产物)以及由于乙醇在水电解质中的高溶解度而纯化乙醇的高成本。

亚历克西斯贝尔和Meenesh Singh是加州大学伯克利分校多相催化的专家。他们提出了一种光电化学电池，通过一种被称为盐析的效应来降低乙醇在电解质中的溶解度。通过使用碳酸铯过饱和的电解质，盐和水之间更强的吸引力减少了乙醇和水之间的吸引力，然后形成微乳液，然后可以在液-液萃取器中分离。

“盐在工业中广泛用于分离含水有机混合物，”贝尔解释说。“我们已经将盐析效应应用到人工光合作用系统中，该系统可以自然分离液体燃料，而不需要非常复杂的膜。”

微妙的平衡

虽然饱和盐电解质是该设计的独特之处，但需要仔细控制一系列其他参数，以产生足够浓度的乙醇以形成微乳液。选择性是由一个多晶铜阴极和燃料交叉是最大限度地减少除了减少甲醇溶解度的膜的明智选择。产生足以形成微乳液的乙醇浓度所需的电流是通过平衡电极和分离细胞两半的膜的表面积来实现的。通过将电池与萃取器直接耦合并在电路中泵送电解质，该设计将生产与分离结合在一起，理论上可生产90%以上的液体乙醇。

韩国庆北国立大学(kyungook National University)的光能转换专家hyun - woong Park评论说:“在人工光合系统中，将醇类从水中分离是一个巨大的挑战，因为醇类具有高溶解度和交叉性。”“如果实验证明，我们提出的方案具有巨大的潜力和高度的适用性。”

在确定了这种设计的可行性之后，贝尔的下一步是在气相反应器中进行演示。Balasubramanian Viswanathan他是马德拉斯印度理工学院的电化学能源专家，他警告说，这条路线是否具有成本效益还有待观察。他说:“无论如何，这种设计的影响将在几乎所有的电化学能量转换研究中体现出来。”