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2019-10-23
??據(jù)外媒New Atlas報道，不起眼的葉子是一臺不可思議的“小機器”，將陽光和二氧化碳轉(zhuǎn)化為植物的能量。而人工版本的葉片可能是有用的可再生能源，甚至可以用來生產(chǎn)燃料。現(xiàn)在，劍橋大學的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種人造葉片，該葉片可以產(chǎn)生合成氣，而不會釋放二氧化碳。
合成氣以一氧化碳和氫氣為主要組分，有時會混入一些二氧化碳。盡管從技術上講，它可以燃燒產(chǎn)生電能或用于照明和供暖，但它通常是制造產(chǎn)品的中間步驟（包括塑料，化肥和柴油等燃料）。不幸的是，生產(chǎn)它會釋放二氧化碳到大氣中。
該研究的資深作者Erwin Reisner表示：“您可能沒有聽說過合成氣，但是每天您都會消費使用合成氣制造的產(chǎn)品。能夠可持續(xù)地生產(chǎn)它是影響全球碳循環(huán)并建立可持續(xù)的化學和燃料工業(yè)的關鍵步驟?！?/span>
為了解決這個問題，劍橋團隊開發(fā)了一種新的人造葉片原型，該原型可以通過光合作用產(chǎn)生合成氣。新設備包含兩個由鈣鈦礦制成的光吸收劑和一個鈷催化劑。將它們放在水中時，一側(cè)會產(chǎn)生氧氣，而另一側(cè)則會將二氧化碳和水還原為一氧化碳和氫氣。然后可以將后兩種氣體合并為合成氣。
研究小組表明，即使在相對較暗的光線下，如多云或雨天，該技術仍然可以工作。選擇鈣鈦礦是因為它善于吸收光并產(chǎn)生電壓，這就是為什么它最近出現(xiàn)在太陽能電池板中的原因。同時，與其他材料相比，催化劑中的鈷成本更低、產(chǎn)生一氧化碳的效率更高。然而目前轉(zhuǎn)換效率仍然很低–新設計目前可產(chǎn)生0.06％的氫氣和0.02％的一氧化碳。
新設備加入了一系列人工葉片設計，這些人工葉片設計正在開發(fā)中，以創(chuàng)建一系列有用的產(chǎn)品，例如電力、藥品、化肥和氫燃料。最終，團隊希望能夠跳過中間人合成氣階段。
Reisner表示：“下一步我們要做的是先將二氧化碳和水制成液態(tài)燃料，而不是先制造合成氣然后將其轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料。對液體燃料的主要需求是能可持續(xù)地為重型運輸、航運和航空提供動力?！?/span>
該研究發(fā)表在《自然-材料》雜志上。
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