太陽能"人造葉"利用陽光生產(chǎn)出清潔的、可用于汽車的液體燃料

劍橋大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種"人造葉子"，它以太陽光為動力，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為乙醇和丙醇。這項創(chuàng)新消除了生產(chǎn)合成氣的中間步驟，使該技術(shù)更加實用，并為可持續(xù)的零碳排放的未來鋪平道路。

來自劍橋大學(xué)的研究人員利用光合作用的力量，將二氧化碳、水和陽光在一個步驟中轉(zhuǎn)化為多碳燃料 -- 乙醇和丙醇。這些燃料具有很高的能量密度，可以很容易地儲存或運輸。

與化石燃料不同，這些太陽能燃料產(chǎn)生凈零碳排放，而且完全可再生，與大多數(shù)生物乙醇不同，它們不會從糧食生產(chǎn)中轉(zhuǎn)移任何農(nóng)業(yè)用地。

雖然該技術(shù)仍處于實驗室規(guī)模，但研究人員表示，他們的"人造樹葉"是向基于化石燃料的經(jīng)濟過渡的重要一步。該結(jié)果在《自然-能源》雜志上刊出。

生物乙醇被認為是汽油的清潔替代品，因為它是由植物而不是化石燃料制成的。今天在道路上行駛的大多數(shù)汽車和卡車都使用含有高達10%乙醇的汽油（E10燃料）。美國是世界上最大的生物乙醇生產(chǎn)國：根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部的數(shù)據(jù)，美國種植的所有玉米中幾乎有45%被用于生產(chǎn)乙醇。

領(lǐng)導(dǎo)這項研究的Erwin Reisner教授說："像乙醇這樣的生物燃料是一項有爭議的技術(shù)，主要是因為它們占用了本可以用來種植糧食的農(nóng)業(yè)用地。"

帶有人造葉子的光反應(yīng)器在太陽照射下工作

幾年來，位于優(yōu)素福-哈米德化學(xué)系的賴斯納研究小組一直在開發(fā)可持續(xù)的零碳燃料，其靈感來自于光合作用--植物將陽光轉(zhuǎn)化為食物的過程--利用人造葉子。

到目前為止，這些人造葉子只能制造簡單的化學(xué)品，如合成氣，一種氫氣和一氧化碳的混合物，用于生產(chǎn)燃料、藥品、塑料和肥料。但是為了使該技術(shù)更加實用，它需要能夠在單一太陽能供電的步驟中直接生產(chǎn)更復(fù)雜的化學(xué)品。

現(xiàn)在，這種人造葉子可以直接生產(chǎn)清潔的乙醇和丙醇，而不需要生產(chǎn)合成氣的中間步驟。

研究人員開發(fā)了一種基于銅和鈀的催化劑。該催化劑經(jīng)過優(yōu)化，允許人造葉子生產(chǎn)更復(fù)雜的化學(xué)品，特別是多碳醇的乙醇和正丙醇。這兩種醇都是高能量密度的燃料，可以輕松運輸和儲存。

其他科學(xué)家已經(jīng)能夠利用電力生產(chǎn)類似的化學(xué)品，但這是第一次只利用太陽的能量用人造葉子生產(chǎn)如此復(fù)雜的化學(xué)品。

論文的第一作者Motiar Rahaman博士說："將陽光照射在人造葉子上，并從二氧化碳和水中獲得液體燃料，這是一個令人驚訝的化學(xué)過程。通常情況下，當你試圖使用人造葉子裝置將二氧化碳轉(zhuǎn)化為另一種化學(xué)產(chǎn)品時，你幾乎總是是得到一氧化碳或合成氣，但在這里，我們已經(jīng)能夠僅僅使用太陽的力量來生產(chǎn)一種實用的液體燃料。這是一個令人興奮的進步，為我們的工作開辟了全新的途徑。"

目前，該裝置是一個概念驗證，只顯示出適度的效率。研究人員正在努力優(yōu)化光吸收器，以便它們能夠更好地吸收太陽光，并優(yōu)化催化劑，以便它能夠?qū)⒏嗟奶柟廪D(zhuǎn)化為燃料。還需要進一步的工作，使該裝置可以擴展，以便它可以生產(chǎn)大量的燃料。

"即使仍有工作要做，我們已經(jīng)展示了這些人造葉子的能力，"Reisner說。"重要的是表明我們可以超越最簡單的分子，制造出在我們過渡到遠離化石燃料時直接有用的東西。"

標簽： 太陽能應(yīng)用 清潔燃料 液體燃料 零碳排放

　　 原標題：太陽能"人造葉"利用陽光生產(chǎn)出清潔的、可用于汽車的液體燃料