英國《自然》雜志11月4日發(fā)表一項工程學研究，瑞士科學家團隊報告了一種用陽光和空氣生產燃料的實驗系統(tǒng)，且該系統(tǒng)能在日常條件下運轉。這項研究或為生產碳中和的碳氫燃料鋪平道路，但在現階段，生產流程仍需進行大量優(yōu)化和改進。

太陽能燃料系統(tǒng)。該裝置位于蘇黎世聯邦理工學院機器實驗室大樓樓頂。圖片來源：蘇黎世聯邦理工學院

航空和航運目前約占人為二氧化碳排放總量的8%。“Drop-in”燃料是一種很有前景的替代燃料源，這是一種合成版本的石油衍生液態(tài)烴（例如煤油、汽油或柴油都是液態(tài)烴），能在太陽能的幫助下用水和二氧化碳制成。之前演示過這種太陽能燃料生產過程的獨立步驟，但在真實世界條件下運行完整步驟和優(yōu)化后的系統(tǒng)一直很有難度。

此次，瑞士蘇黎世聯邦理工學院研究人員阿爾多·斯坦菲爾德及其同事，描述了一種安裝在實驗室屋頂的太陽能燃料系統(tǒng)，該系統(tǒng)由3個關鍵單元組成：一個是直接空氣捕獲裝置，能從空氣中提取二氧化碳和水；一個是太陽氧化還原裝置，能利用太陽能將二氧化碳和水轉換為一氧化碳和氫的混合物（合成氣）；還有一個氣轉液裝置，能將合成氣轉換為液態(tài)烴或甲醇。該實驗系統(tǒng)能在間歇性太陽輻射下順利、穩(wěn)定地運轉，在一天7小時的典型工作時間里能產生32毫升的甲醇，驗證了太陽能燃料生產流程的技術可行性。

研究團隊評估了他們的系統(tǒng)所需的升級方案，從而有望滿足全球范圍內的航空煤油消耗量（2019年為4140億升）。據估算，所有太陽燃料生產廠的總土地足跡大概在4.5萬平方公里，相當于撒哈拉沙漠面積的0.5%左右。不過，第一代商用太陽能燃料廠生產的這類燃料將比它們能取代的化石煤油更貴。

這種裝置制造的燃料是碳中性的，因為它們燃燒釋放的二氧化碳與制作時提取的二氧化碳量一樣。研究人員認為，考慮到建設太陽能燃料廠所需的初始投入成本較高，有必要制定支持政策來推進這些燃料的大規(guī)模部署。