全球气候变暖所引发如冰川融化、极端气候频发、海洋酸化等一系列新型的环境问题亟待解决。而人为活动造成大气中温室气体浓度的显著上升，是加剧全球变暖的主要原因。甲烷（CH₄）作为加剧全球气候变暖的第二大温室气体，其浓度呈逐年增长趋势。以20年为时间跨度来估算，甲烷的全球变暖潜能值（GWP）是二氧化碳的72倍，一个世纪后仍是CO₂的25倍之多。实现甲烷的负排放，可以单独作为一种CO₂去除的补充方法，将大气中的CH₄转化为等摩尔量的CO₂可更有效的减缓全球变暖趋势。

本课题组创新性的提出了太阳能热气流塔，并利用太阳能形成的热气流将空气中的温室气体吸入塔中，通过化学反应收集并消除空气中的温室气体。

图1 太阳能热气流与光触媒结合去除大气中CFC、HCFC等温室气体示意图

太阳能热气流发电系统和光催化技术的结合，可以绿色清洁的实现大规模非CO₂温室气体去除，为大气尺度下的甲烷光催化过程提供了可能性。集成蜂窝整体式光催化反应器的太阳能热气流-光催化反应器（SCPP-PCR）系统降解大气甲烷过程如图所示。

图2  本课题组提出的SCPP-PCR系统运行过程示意图

图3  光催化反应区长度对系统光催化效率及净化效率的影响