英研發“人工樹葉”生產清潔燃氣

【美國每日科學網站10月21日報道】題：“人工樹葉”成功產生清潔燃氣

目前廣泛使用的由化石燃料產生的燃氣可以由一種“人造樹葉”來制造，這種人造樹葉只使用陽光、二氧化碳和水，并且最終可用于開發一種可替代汽油的環保液體燃料。

英國劍橋大學的研究人員證明這種碳中和裝置能夠以可持續和簡單的方式直接產生名為合成氣的燃氣，這在太陽能燃料領域樹立了一個新的標桿。

這種人造樹葉的能量來自陽光，而不是化石燃料，而且在多云和陰天情況下仍然可以有效工作。與目前生產合成氣的工業過程不同，這種樹葉不會向大氣中釋放任何額外的二氧化碳。這一研究結果發表在英國《自然·材料學》雜志上。

合成氣目前由氫和一氧化碳混合制成，用于生產燃料、藥品、塑料和化肥等一系列商品。

劍橋大學化學系資深教授歐文·萊斯納說：“你可能沒聽說過合成氣，但你每天都在使用利用它創造出來的產品。能夠持續生產合成氣將是關閉全球碳循環、建立可持續性化學和燃料工業的關鍵一步。”萊斯納已經為此目標而努力了7年。

萊斯納及其同事制造的這一裝置是受光合作用啟發，光合作用是植物利用陽光的能量將二氧化碳轉化為食物的自然過程。

在人造樹葉中，兩個吸光—器類似于收集陽光的植物分子—與由在自然界中豐富的鈷元素制成的催化劑結合在一起。

當該裝置浸入水中時，一個吸光器利用這種催化劑產生氧氣。另一種則進行化學反應，將二氧化碳和水變成一氧化碳和氫，形成合成氣混合物。

現在也存在其他“人造樹葉”裝置，但這些裝置通常只生產氫。劍橋大學的研究人員說，他們能以可持續的方式生產合成氣，是因為他們使用的材料和催化劑。

其中包括最新的鈣鈦礦吸光器，這種吸光器提供了很高的光電壓和電流，為將二氧化碳降為一氧化碳的化學反應提供動力。而由硅或染料敏化材料制成的吸光器則達不到這樣的效果。研究人員還采用鈷作為分子催化劑，而不是鉑或銀。鈷成本較低，且比其他催化劑更容易生產一氧化碳。

研究小組目前正在研究如何利用其技術生產不破壞環境的液體燃料，以替代汽油。

合成氣已成為液體燃料生產中的基礎材料。兼任圣約翰學院研究員的萊斯納說：“我們接下來要做的不是先制造合成氣然后再將其轉化為液體燃料，而是用二氧化碳和水直接制造液體燃料。”

盡管在利用風能和光伏等可再生能源發電方面取得了巨大進展，但萊斯納表示，合成汽油的開發至關重要，因為目前，電力只能滿足全球能源總需求的約25%。他說：“在重型運輸、海運和航空領域，對清潔的液體燃料的需求很大。”

（轉自 參考消息[N]，2019-10-25）