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人工光合设备将二氧化碳和水变成燃料

剑桥大学开发的一个设备在人工光合作用技术上迈进了一大步,模仿植物将阳光转化为能量。只需阳光、二氧化碳和水,就能产生无污染的洁净燃料。

剑桥大学开发的新型人工光合作用设备利用一个内嵌光触媒材料的薄片,成功将阳光、二氧化碳和水变成甲酸燃料。(University of Cambridge)

这个设备完全独立,无需外接电源、电缆或任何其它模块。研究人员称要扩大设备的规模很容易,可以建成太阳能农场一样的模式,只需阳光和水,商业化生产洁净燃料。

这是个前景很好的技术,可以减少对石油的依赖,并减少碳排放。难点在于如何减少不需要的副产品。

这份研究的第一作者剑桥大学化学系的王倩(Qian Wang,译音)说:“人工光合系统产品的高度选择性很困难,我们想产出尽可能多的燃料,少产生废料。”

这项研究的负责人赖斯纳(Erwin Reisner)说:“如果生成的是气态燃料,其储存以及和副产品的分离也比较复杂。所以我们想直接产出液态燃料,便于储存和运输。”

2019年,赖斯纳带领的研究组开发了一款名为“人工绿叶”的太阳能反应装置,也是通过阳光、二氧化碳和水产生燃料,不过产生的是合成气燃料。

这次新发表在《自然-能源》(Nature Energy)期刊上的研究,采用的是全新的技术,而且产出的是甲酸。

“人工绿叶”还需要额外的太阳能电池模块,新设备不需要这些部件,仅靠一个内嵌光触媒(photocatalyst,也叫光催化剂)材料的薄片工作。这种薄片由半导体粉末制成,容易批量生产,成本很经济。

另外,新技术更可靠,产生的燃料更便于储存,具有投入大规模生产的潜力。这个测试设备只有20平方厘米大。但是研究人员说,制成几平方米的规模也很容易。

而且,研究者称,甲酸可以储存在特定的溶液中,通过化学反应还可以转化成不同类型的燃料。

研究者表示,在投入商业运作之前,最好能再提高效率。这项研究中使用的催化剂是基于钴的材料。研究人员还在尝试不同的催化剂,改善转化的稳定性和效能。

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